ĐIỆN TỬ CƠ BẢN -MẠCH ĐIỆN

Định luật Ohm VAB Khi có dòng điện I chạy qua vật dẩn có điện trở R thì công suất tiêu tán nhiệt của R được cho bởi:... Định luật Kirchhof về điện thế KVL• Tổng cộng điện thế của một v

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Cơ bản về mạch điện

1

I Những phần tử mạch điện

• Sơ đồ mạch điện cơ bản:

• D âây dẫn

• K

B ộ phận tiêu thụ có thể không có

điện do nguồn cung cấp

Nguồn cấp

3

II Các định luật mạch điện

• 1 Định luật Ohm VAB

Khi có dòng điện I chạy qua vật dẩn có điện trở R thì công suất tiêu

tán nhiệt của R được cho bởi:

2 Định luật Kirchhof

• 1) Định luật Kirchhoof về dòng điện (KCL)

• Dòng điện tổng cộng i1 I2

tại một nút ( nútj) là

bằng không (zero)

I3 j I4

• H 2

với qui ước:

- Dòng điện đi vào nút có dấu -

- Dòng điện di ra khỏi nút mang dấu +

• Thí dụ trên h.2 cho:

- I1+ I2 +I3 – I4 = 0 hay I1 + I4 = I2 + I3

• Tổng quát: Tổng số dòng điện đi vào = tổng số dòng điện đi ra khỏi nút.

1

0

n

j j

• b) Định luật Kirchhof về điện thế (KVL)

• Tổng cộng điện thế của một vòng mạch điện là bằng không:

với qui ước: khi ta chọn chiều dòng điện bất kỳ,

- Điện thế có dấu – khi dòng điện đi vào cực – của nguồn điện,

- Khi giải xong, nếu I > 0 chiều dòng điện được chọn là đúng

nếu I < 0 chiều dòng điện chọn sai, phải đổi chiều ngược lại.

Thí dụ1: Phương pháp vòng

Cho mạch điện theo h.3:

• Chọn chiều dòng điện theo H.3, cho:

-V+V1+V2+V3 =0

-V + R1I + R2I+ R3I =0

• Suy ra:

• Vậy chiều dòng điện được chọn là đúng.

• Ta có thể viết:

R22R3

3

+ V12V

Thí dụ 2: Tính dòng điện qua điện trở tải RL theo mạch ở H.4 :

Giải:

Ta chọn chiều dòng I1, I2

chạy trong vòng thứ 1 và

B

AR1

R21k

RL4+

V12V

I1

dong dien

I2I1

Thí dụ: phương pháp nút

Cho mạch:

• Áp dụng định luật

Kirchof về dòng

2 1

• Hoặc viết lại theo dạng điện dẫn:

• Giải theo qui tắc Cramer, cho:

V G G G G IG

G G G G G G G G G G

G G V G G G I e

Tổng quát phương pháp Kirchoff

10

11

Phương pháp Phân giải nút

Áp dụng phương pháp KVL, KCL

1 Chọn nút tham chiếu ( mass, đất) để đo điện thế từ đó.

2 Gán tên điện thế của các nút còn lại so với đất Đó là những ẩn số đầu tiên.

3 Viết KCL cho tất cả nhưng nút đất, thay thế luật linh kiện và KVL.

4 Giải các điện thế nút.

5 Trở lại giải các điện thế và dòng điện nhánh ( nghĩa là các ẩn số thứ cấp)

12

Thí dụ:

• Cho mạch điện h với V=1V, R1 = 3 , R2 = 4 , R3 = 2 , R4 = 5

• I = 1A Tính trị e1, e2, và dòng I chạy qua điện trở R4.

• Giải:

• Tại nút 1, KCL cho:

• Tại nút 2, KCL cho:

V1V

e2

R45

e1

R2

R32R1

IV Nguyên lý chồng chất (xếp

chồng)

Cho mạch như trên thí dụ trên, nhưng giờ có thêm nguồn tác động V2:

Giải:

+-V2+

-4

I

+-

= − + +

21

• Giải được:

• Nhận xét:

• Ta có thể giải bằng cách cho V2 = 0 và I = 0, giải mạch theo V1,cho e1A:

• Cho V1=0, I =0 , giải e1B theo V2, cho:

• Cho V1 =0, V2 =0, giải e1c theo I:

1 2 3 4 3 4

A

V G e

1 2 3 4 3 4

B

V G e

=

22

• Ta có kết quả:

Kết luận

24

Phát biểu nguyên lý xếp chồng:

1 Giử nguồn tác động 1 và cho các nguồn khác không tác động ( cho nguồn thế nối tắt, nguồn dòng hở).

2 Giải mạch tương đương đó để tìm

đáp ứng 1

3 Tiếp túc cho nguồn 2 tác động và cho các nguồn còn lại (nguồn1, nguồn

3….) giải mạch tìm đáp ứng 2.

4 Tiếp tục với các nguồn còn lại

(nếu có)….

5 Đáp ứng tổng cộng bằng cách

cộng tất cả các đáp ứng trên lại

25

• Điện thế Thevenin VTH : tính được khi cho hở tải RL

• Điện trở Thevenin RTH: tính được khi cho hở tải và nối tắt các nguồn điện thế có trong mạch

• Và cho hở các nguồn dòng có trong mạch điện.

• VTH = VOC

• RTH = ROC

Mạch điện

bất kỳ RL

Thí dụ: Cho lại mạch điện ở H 4

• Tính được lần lượt sau:

• Ta có cùng kết quả như khi giải bằng định luật Kirchhof, nhưng nhanh và tiện lợi hơn, nên thường được áp dụng trong giải mạch điện tử.

B

A

+VTH6V

RTH0.5k R32k

B

A

+ V12V

R11k

R21k

=I2I+

VTH

6V

RTH+ R32,5k

RL4k

I

3

6 2,5 4 0,923

IV Định lý Norton

• Là định lý tương đối tính của định lý Thevenin, được biểu diễn như sau:

I +

VTH

6V

A RTH

B

RL I

RNorton

RN

Điện thế Dòng điện Nguồn thế Nguồn dòng Nối tiếp Song song Điện trở nối tiếp Điện trở song song

Nguồn thế Nguồn dòng

Sự tương đương giữa mạch Thevenin và

mạch Norton

Thí dụ : Cho mạch:

Ta có lần lượt mạch tương đương

Thevenin và mạch tương đương

Norton

1

1 2

1 21

R R

= +

= +

+-V

a'

aR1

R2

a'

a +

R

R R R

R R

=

= +

TH N

N

N TH

V I

R

⇔

=

Vài thí dụ áp dụng định lý Thevenin

4 3

VTH 2V

RTH 2/3

RL 4 I

a'

a +

-vs 3V

R1 1

R2

2 RL 4

V 1V

Is 2A

R2 2

R1 2

I1

+ -

1V a'

a

+ - VTH

R12

R12

1

1,5 2

Thí dụ 3

Cho mạch:

• Mạch tương đương Thevenin

cho tương tự như cách tính

a'

a

R22

R12

I2

RL10

a'

a

+ - VTH

RTH

I2 RL 10

Ω

-vs 72V

R1 6K

R2

RL 2k

a'

a+

-vs

72V

R16K

R23k

RL2k

a'

a

R16K

R23k

RL2k

VTH 24V

RTH 2k

I

RL 2k R3

4k

Thí dụ 5

• Cho mạïch:

• Áp dụng định lý Thevenin và

Nguyên lý chồng chất,lần lượt tính được :

•

( ) ( )

-V18V

a'

a

R13

R1 3

a'

a+

-VTH20V

RTH2

RL8

a'

a

R26

R13

R13

TH L L

Thí dụ 6

• Cho mạch:

• Ta có mạch điện tương

• đương Thevenin sau:

21

V

-R1

R2

+ - VTH2 +

VTH1

-RTH1

R3 RTH2

5 2

Vài áp dụng định lý Norton

Thí dụ 1

Cho mạch theo h Tính

• Dòng IN và RN.

+-

V3V

a'

a

R22

R11

R11

3

3 1

R11

IN3A

a'

a

RN2/3

N N

V 1V I

2A

a'

a

R2 2

I1

R1 2

IN

R12

a'

a

R22

R1

-V1VIN

2A

a'

a

RN2

I1I2

Cách áp dụng các định lý mạch điện

• Cho mạch điện:

• Lần lượt áp dụng định lý Thevenin,

• Norton, và nguyên lý chồng

• chất, được:

I+

V

-a'

aR1

I+

a'

aR1

R2

RTHa'

aR1

R2

a'

a +

VTH

-RTH

R3

2 1

1 2

1 2 2