giáo trình giải tích mạch điện c1

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Các khái niệm Các phần tử mạch Các phép biến đổi tương đương Các định luật 3:48 PM Chương 1 Tài liệu tham khảo [1] Ngô Cao Cường – “Mạch điện 1” – ĐH Kỹ thuật Công nghệ TPHCM [2] Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ - Lê Minh Cường – “Mạch điện 2” - ĐH Bách Khoa TPHCM 3:48 PM Chương Các khái niệm  Nguồn điện: thiết bị biến đổi dạng lượng năng, hóa năng, nhiệt năng,… thành điện  Phụ tải: thiết bị tiêu thụ lượng biến đổi điện thành dạng lượng khác năng, nhiệt năng, quang năng, …  Cực phần tử điện đầu Phần tử cực, cực, cực, … Trên cực phần tử có dịng điện, điện áp cơng suất 3:48 PM Chương Các khái niệm  Cường độ dịng điện: - Dịng điện: dịng điện tích dịch chuyển có hướng - Chiều dịng điện: chiều chuyển động dịng điện tích dương - Cường độ dịng điện: lượng điện tích chuyển qua bề mặt (tiết diện ngang dây dẫn) đơn vị thời gian - Đơn vị cường độ dòng điện Ampere (A) - Ký hiệu: i 3:48 PM Chương Các khái niệm  Cường độ dòng điện: 3:48 PM Chương Các khái niệm  Điện áp: - Là cơng sinh đơn vị điện tích dương dịch chuyển từ A đến B uAB = VA - VB; VA VB điện điểm A B - Đơn vị : Volt (V) - Ký hiệu : u Điện áp u lượng đại số theo chiều xác định (uAB = - uBA) uAB > 0: A cao B; uAB < 0: B cao A 3:48 PM Chương Các khái niệm  Điện áp: 3:48 PM Chương Các khái niệm  Công suất Chọn chiều dòng điện điện áp nhánh trùng p = ui p < 0: nhánh phát lượng p > 0: nhánh thu lượng Đơn vị: W (Watt) Công suất mạch chiều (DC) Công suất mạch xoay chiều (AC) u = 5(V) ; i = 5(A) u(t)= 5cost(V); i(t) = 5sint (A) p= u.i = 25 (W) p(t) = u(t).i(t) = 25 costsint = 12,5sin2t (W) 3:48 PM Chương Các phần tử mạch Điện trở: đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng điện từ Ký hiệu: R Công suất tiêu tán P = RI2 Quan hệ: u = Ri Đơn vị: Ohm [Ω] 3:48 PM Chương Các phần tử mạch Điện cảm: đặc trưng cho tượng tích phóng lượng từ trường Ký hiệu: L Năng lượng từ trường: WM =1/2 Li2 Quan hệ: u = Ldi/dt Đơn vị: Henry [H] 3:48 PM Chương 10 Các phần tử mạch Điện dung: đặc trưng cho tượng tích phóng lượng điện trường Ký hiệu: C Quan hệ: i = Cdu/dt Năng lượng điện trường: WE = ½ Cu2 Đơn vị: Fara [F] 3:48 PM Chương 11 Các phần tử mạch Điện trở nhớ (memristor): đặc trưng cho quan hệ điện tích từ thơng, giá trị điện trở phụ thuộc vào điện tích Ký hiệu: M Quan hệ: u = Mi M= ROFF: trạng thái điện trở thấp RON: trạng thái điện trở cao v: độ linh động chất phụ gia lớp nano D: độ dày lớp nano 3:48 PM Chương 12 Các phần tử mạch Hỗ cảm: tượng xuất từ trường cuộn dây dịng điện cuộn dây khác tạo nên Thơng số đặc trưng cho hỗ cảm hệ số hỗ cảm M Dấu *: cực tính Dấu (+) dịng điện chảy vào cực tính Dấu (-) dòng điện chảy vào hai cực khác tính 3:48 PM Chương 13 Các phần tử mạch Hỗ cảm 3:48 PM Chương 14 Các phần tử mạch Phần tử nguồn độc lập: đặc trưng cho tượng nguồn + Nguồn áp: gọi sức điện động Ký hiệu: e Quan hệ: u = e, e khơng phụ thuộc dịng điện i + Nguồn dòng: Ký hiệu: j Quan hệ i = j, j khơng phụ thuộc điện áp 3:48 PM Chương 15 Các phần tử mạch Phần tử nguồn phụ thuộc: phần tử phụ thuộc vào dịng điện hay điện áp mạch + Nguồn áp phụ thuộc áp: (VCVS – Voltage Controlled Voltage source) : không thứ nguyên + Nguồn áp phụ thuộc dòng: (CCVS – Current Controlled Voltage source) r: Ω (ohm) 3:48 PM + Nguồn dòng phụ thuộc áp: (VCCS – Voltage Controlled Current source) g: S(Siemen) hay Ω-1 + Nguồn dòng phụ thuộc dòng: (CCVS – Current Controlled Current source) β: không thứ nguyên Chương 16 Kết cấu hình học Nhánh: gồm phần tử mắc nối tiếp có dịng điện chạy qua Nút (đỉnh): giao điểm từ ba nhánh trở lên Vòng: lối kép kín qua nhánh Mắt lưới: vịng mà khơng chứa vịng khác bên 3:48 PM Chương 17 Các phép biến đổi tương đương Biến đổi điện trở Điện trở ghép nối tiếp 3:48 PM Điện trở ghép song song Chương 18 Các phép biến đổi tương đương Biến đổi nguồn Các nguồn áp nối tiếp 3:48 PM Các nguồn dòng song song Chương 19 Các phép biến đổi tương đương Biến đổi – tam giác 3:48 PM Chương 20 10 Các phép biến đổi tương đương Biến đổi – tam giác b 3:48 PM Chương 21 Các phép biến đổi tương đương Biến đổi – tam giác Rab = ? 3:48 PM Rx = ? để Rab = 1,5 Chương 22 11 Các định luật Định luật Kirchhoff (K1) Tổng đại số dòng điện nút khơng Quy ước: dịng điện có chiều vào nút mang dấu “+”, khỏi nút mang dấu “-” hay ngược lại Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút 3:48 PM Chương 23 Các định luật Định luật Kirchhoff (K1) Mở rộng: Tổng đại số dòng điện qua mặt cắt mạch điện không 3:48 PM Chương 24 12 Các định luật Định luật Kirchhoff (K2) Tổng đại số điện áp phần tử dọc theo tất nhánh vịng khơng Nếu chiều vịng từ cực “+” sang cực “-” điện áp, điện áp mang dấu “+”, ngược lại mang dấu “-” 3:48 PM Chương 25 Các định luật Số nhánh n = 6; Số nút d = Số phương trình K1 (d-1) = Số phương trình K2 (n-d+1) = Phương trình K1: Phương trình K2: 3:48 PM Chương 26 13 Các định luật I1 = 1A, xác định dòng điện nhánh cơng suất cung cấp nguồn dịng 2A 3:48 PM Tìm dịng điện nhánh Chương 27 Các định luật Định luật cân công suất: Tổng công suất phần tử mạch khơng Tính dịng áp phần tử, nghiệm lại cân công suất mạch 3:48 PM Chương 28 14 Bài tập u0 = ? Dùng phép biến đổi tương đương, tìm i1 i2 Xác định dòng áp phần tử mạch biết e(t)=cost(V), j(t) = sint(A) 3:48 PM Chương 29 15