Liên quan đến điện trường Điện tích biến thiên sinh ra dòng điện giữa hai bản cực Thông số đặc trưng: điện dung C, đo bằng farad F F = C/V C là hệ số liên hệ giữa điện tích trên một bản [r]
(1)Phần tử mạch điện Cơ sở lý thuyết mạch điện (2) Nội dung • Thông số mạch • Phần tử mạch – – – – – • • • • • Nguồn áp Nguồn dòng Điện trở Cuộn dây Tụ Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình quá độ Phần tử mạch điện (3) Phần tử mạch điện • Có lớp chính: chủ động & thụ động • Chủ động: có khả tự phát lượng điện (về lý thuyết là vô tận) • Thụ động: không thể tự phát lượng điện • Chủ động: – Nguồn: thiết bị có thể chuyển hoá lượng phi điện thành lượng điện & ngược lại – Nguồn áp & nguồn dòng • Thụ động: – Điện trở – Cuộn dây – Tụ Phần tử mạch điện (4) Nguồn áp (1) • (lý tưởng) Là phần tử mạch có khả trì điện áp danh định trên cực đầu ra, điện áp này không phụ thuộc vào dòng điện chảy cực đó • Nói cách khác, điện áp không phụ thuộc vào tải • Điện áp có thể không đổi (một chiều) biến thiên (thường là xoay chiều) • Điện trở không (0) • Ví dụ: ắcquy, pin, máy phát điện Phần tử mạch điện (5) Nguồn áp (2) u • Chiều mũi tên phía vòng tròn biểu diễn chiều tăng điện áp Phần tử mạch điện (6) Nguồn dòng • (lý tưởng) Là phần tử mạch có khả trì dòng điện danh định chảy cực đầu ra, dòng điện này không phụ thuộc vào điện áp trên cực đó • Nói cách khác, dòng điện không phụ thuộc vào tải • Dòng điện có thể không đổi (một chiều) biến thiên (thường là xoay chiều) • Điện trở vô cùng lớn Phần tử mạch điện (7) Điện trở (1) • Đặc trưng cho khả cản trở dòng điện l Đơn vị: ohm (Ω) R=ρ S Ký hiệu R r Ví dụ: dây tóc bóng đèn Điện dẫn: – Nghịch đảo điện trở – Đơn vị: siemens (S) mho – Ký hiệu G g (Ω) • • • • Phần tử mạch điện (8) Điện trở (2) Phần tử mạch điện (9) Điện trở (3) R i u u = Ri u i= R p = ui = Rii = Ri u u2 p = ui = u = R R Công suất điện trở luôn dương Phần tử mạch điện (10) Điện trở (4) Ngắn mạch: R = Hở mạch: R = ∞ u = Ri = u i = lim = R →∞ R u=0 R=0 u R=∞ i=0 i Phần tử mạch điện 10 (11) Cuộn dây (1) • Dây dẫn quấn xung quanh lõi • • • • • Liên quan đến từ trường Từ trường biến thiên sinh điện áp Thông số đặc trưng: điện cảm L, đo henry (H) H = Vs/A Điện cảm: đặc trưng cho tính chất chống lại thay đổi dòng điện chảy qua cuộn dây Phần tử mạch điện 11 (12) Cuộn dây (2) Phần tử mạch điện 12 (13) Cuộn dây (3) L i u di u=L dt t t → di = udt → i = ∫ u (t )dt = ∫t u (t )dt + i (t0 ) L L L −∞ i (t0 ) = i −∞<t <t i (−∞) = Phần tử mạch điện 13 (14) Cuộn dây (4) L i u ⎛ di ⎞ p = ui = ⎜ L ⎟i ⎝ dt ⎠ ⎛ di ⎞ → w = ∫ pdt = ∫ ⎜ L ⎟idt −∞ −∞ ⎝ dt ⎠ t 2 = L ∫ idi = Li (t ) − Li (−∞) −∞ 2 t t i (−∞) = Phần tử mạch điện w = Li 14 (15) Cuộn dây (5) L i u di u=L dt →u =0 Mạch DC: i = I = const → di = dI = Trong mạch DC, cuộn dây tương đương với ngắn mạch Phần tử mạch điện 15 (16) Cuộn dây (6) L i u di u=L dt Nếu →u →∞ dt → (vô lý) Dòng điện cuộn cảm không thể biến thiên đột ngột Phần tử mạch điện 16 (17) Cuộn dây (7) • Cuộn dây lý tưởng có điện trở không • Thực tế cuộn dây có điện trở Rw nhỏ • Có thể mô hình hoá cuộn dây lý tưởng nối tiếp với Rw L Rw • Chỉ đề cập đến cuộn dây lý tưởng Phần tử mạch điện 17 (18) Tụ (1) • Gồm có dẫn điện (bản cực) phân tách lớp cách điện (điện môi) • • • • • Liên quan đến điện trường Điện tích biến thiên sinh dòng điện hai cực Thông số đặc trưng: điện dung C, đo farad (F) F = C/V C là hệ số liên hệ điện tích trên cực & hiệu điện cực Phần tử mạch điện 18 (19) Tụ (2) Phần tử mạch điện 19 (20) Tụ (3) i C u dq i= dt du i=C dt q = Cu t t 1 → u = ∫ idt = ∫ idt + u (t0 ) C −∞ C t0 q (t0 ) u (t0 ) = C Phần tử mạch điện 20 (21) Tụ (4) i C u du i=C dt du p = Cu dt p = ui t t t t du w = ∫ pdt = C ∫ u dt = C ∫ udu = Cu dt t = −∞ −∞ −∞ −∞ u (−∞) = Phần tử mạch điện w = Cu 21 (22) Tụ (5) i C u du i=C dt Mạch DC: u = U = const → du = dU = i=0 Trong mạch DC, tụ tương đương với hở mạch Phần tử mạch điện 22 (23) Tụ (6) i C u du i=C dt Nếu dt → i→∞ (vô lý) Điện áp trên tụ không thể biến thiên đột ngột Phần tử mạch điện 23 (24) Tụ (7) • Tụ lý tưởng có điện trở vô cùng • Thực tế tụ có điện trở rò Rl, khoảng 100 MΩ • Có thể mô hình hoá tụ lý tưởng song song với Rl Rl C • Chỉ đề cập đến tụ lý tưởng Phần tử mạch điện 24 (25) • Điện trở & tụ bán dạng đơn lẻ dạng mạch tích hợp (IC) Æ rẻ Æ dùng nhiều • Cuộn dây bán dạng đơn lẻ Æ đắt Æ dùng hạn chế • Cuộn dây & tụ: – Khả dự trữ lượng Æ dùng làm nguồn thời – Cuộn dây: chống lại biến thiên dòng đột ngột Æ dùng để dập hồ quang tia lửa điện – Tụ: chống lại biến thiên điện áp đột ngột Æ dùng để hạn chế xung – Nhạy tần Æ phân tách tần số Phần tử mạch điện 25 (26)