CHUYÊN đề về MẠCH điện một CHIỀU, MẠCH điện PHI TUYẾN hỗ cảm, tự cảm

ĐỀ TÀI KHOA HỌC KĨ THUẬT CHUYÊN ĐỀ VỀ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU, MẠCH ĐIỆN PHI TUYẾN HỖ CẢM, TỰ CẢM Lớp 11 Lý Giáo viên hướng dẫn: Trương Đình Hùng Đồng hới,tháng năm 2017 MỤC LỤC: PHẦN I: MỞ ĐẦU. I II III IV V VI VII Lí chọn đề tài -Mục đích nghiên cứu -Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu -Phạm vi nghiên cứu -Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài PHẦN II: NỘI DUNG -A Phần dòng điện chiều, mạch điện phi tuyến I Lí thuyết tập ví dụ Phương pháp giải toán mạch điện chiều a) Các định luật kiếc-xốp b) Bài tập ví dụ Mạch điện phi tuyến a) Mạch phi tuyến b) Mức độ phi tuyến-tinh thần tuyến tính hóa c) Phương pháp thiết lập mạch dao động điện d) Bài tập ví dụ II Các tập tự giải B Phần tự cảm Hỗ cảm I Lí thuyết tập ví dụ Tự cảm Hỗ cảm II Các tập tự giải PHẦN III: KẾT LUẬN - Phần I: Mở đầu I Lí chọn đề tài: Việc học tập mơn vật lí muốn đạt kết tốt trình nhận thức cần phải biết đối chiếu khái niệm, định luật, mơ hình vật lí – sản phẩm trí tuệ người sáng tạo – với thực tiễn khách quan để nắm vững chất chúng; biết chúng sử dụng để phản ánh, miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ thực khách quan giới hạn phản ánh đến đâu Đối với học sinh trung học phổ thơng, tập vật lí phương tiện quan trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết học vào thực tiễn Việc giải tập vật lí giúp học sinh ơn tập, cố, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải vấn đềcủa thực tiễn Ngồi ra, giúp học sinh làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức thân Tuy nhiên, nhiều học sinh cịn gặp nhiều khó khăn việc giải tập vật lí như: Khơng tìm hướng giải vấn đề, khơng vận dụng lí thuyết vào việc giải tập, không tổng hợp kiến thức thuộc nhiều phần chương trình học để giải vấn đề chung, hay giải tập thường áp dụng cách máy móc cơng thức mà khơng hiểu rõ nghĩa vật lí chúng Ngồi ra, đề tài có nội dung gần thiết thực với nội dung kiến tập, thực tập công việc giảng dạy sau sinh viên Do đó, chúng em chọn đề tài Nếu nghiên cứu đề tài thành công góp phần giúp việc học tâp mơn vật lí học sinh tốt hơn, đồng thời giúp cho việc học tập việc giảng dạy vềsau sinh viên II Mục đích ngiên cứu: Việc nghiên cứu đề tài nhằm sâu vào lí thuyết học từ đến nâng cao giúp học sinh hiểu vấn đề tập có kỹ giải tốt tập, hiểu ý nghĩa vật lí giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư duy, giúp em học tập môn Vật lí tốt III Đối tượng nghiên cứu: Các tập Vật lí Điện học lớp 11 nâng cao IV Nhiêm vụ nghiên cứu: Giúp học sinh hiểu vấn đề tập, đề phương pháp giải tập Vật lí nói chung, phương pháp giải loại tập vật lí theo phân loại, phương pháp giải dạng tập cụ thể Vật lí điện học 11 V Pham vi nghiên cứu: Nghiên cứu chương: Dòng điện chiều, mạch điện phi tuyến Tự cảm Hỗ cảm VI Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: Phương pháp đọc sách, nghiên cứu tài liệu tham khảo, so sánh, đối chiếu, phân tích, tổng hợp, VI Đóng góp đề tài: Đề tài hỗ trợ cho việc học tập giảng dạy môn vật lí lớp 10, lớp11, lớp 12 làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành sư phạm vật lí PHẦN II: NỘI DUNG Mạch điện chiều, Mạch điện phi tuyến A:Phương pháp giải toán mạch điện chiều Phương pháp kiếp-xốp a) Định luật kiếc-xốp ( định luật nút) Nội dung:Tổng dòng điện vào nút tổng dòng điện khỏi nút Hoặc Tổng đại số dịng điện nút Quy ước đánh dấu “+” cho dòng điện tới nút, “-“ cho dòng khỏi nút b) Định luật kiếc-xốp ( Định luật mắt mạng) Nội dung: Tổng đại số sụt áp phần tử thụ động vịng kín tổng sức điện động có vịng kín đó, tổng đại số sụt áp nhánh vịng kín c) Áp dụng định luật kiếc-xốp Bước 1: Nếu chưa biệt chiều dịng điện đoạn mạch khơng phân nhánh đó, ta giả thiết dịng điện nhánh chạy theo chiều tùy ý Nếu chưa biết cực nguồn điện mắc vào đoạn mạch, ta giả thiết vị trí cực Bước2:Nếu có n ẩn số, cần lập n phương trình định luật kiếc-xốp Với mạch có m nút mạng, ta áp dụng định luật Kiếc-xốp để lập m -1 phương trình độc lập Và lập n – m+1 phương trình cịn lại cách áp dụng định luật Bước 3: Giải hệ phương trình Bước 4:Biện luận Ghi chú: • Nếu mạch điện có sủ dụng nhiệt lương dòng điện tỏa để gây nhiệt phải sử dụng phương trình nhiệt để tìm đại lượng cần thiết • Nếu mạch điện có liên quan đến việc sử dụng điện để thực hiên cơng phải sử dụng phương trình năng, bảo tồn lượng • Nếu liên quan đến tượng điện phân cần áp dụng định luật faraday điện phân : • Ta dùng phương pháp như: Phương pháp điện nút, phương pháp nguồn tương đương, phương pháp chồng chập,… để giải tập điện Bài tập ví dụ: VD1: Cho mạch điện hình vẽ gồm điện trở nguồn hình R1 = 100Ω, R2=200Ω, R3=300Ω, ε1 =3 V, ε2 = 4V Giải: Theo định luât 1: I1 - I2 - I3=0 Áp dụng đinh luật cho vòng s1: -R2I2 + ε1- R1I1 = Áp dụng định luật cho vòng s2: - R3I3 –ε2 – ε1 + R2I2 = Ta có hệ phương trình ẩn I1 - I2 - I3=0 -R2I2 + ε1- R1I1 = -R3I3 –ε2 – ε1 + R2I2 = => i1 = 1/1100 A I2=4/275 A I3=-3/220 A B Mạch điện phi tuyến I MẠCH PHI TUYẾN Nhắc lại mạch tuyến tính Lưu ý: khái niệm mạch điện dùng chuyên đề khơng nói thêm ta hiểu mạch điện có dịng điện chiều ta khơng xét đến mạch điện có dịng điện xoay chiều Mạch tuyến tính Trước đến với khái niệm mạch phi tuyến, ta nắm khái niệm mạch tuyến tính Mạch tuyến tính mạch điện chứa phần tử tuyến tính Phần tử tuyến tính phần tử điện trở R,( cuộn dây L hay tụ điện C mạch xoay chiều) có trị số không đổi theo thời gian, hay điện trở quan hệ hiệu điện U đầu điện trở I chạy qua điện trở thoả mãn định luật Ohm tức I= U R Vì lại gọi phần tử tuyến tính? Bởi phần tử có đặc tuyến vôn – ampe U(I) hay I(U) đường thẳng hay quan hệ U I phần tử tuyến tinh nên chúng cho tên gọi phần tử tuyến tính Trường hợp cuộn dây có độ tự cảm L khơng đổi hay tụ điện có điện dung C khơng đổi đặc tuyến vơn – ampe chúng đường thẳng mạch có dịng điện xoay chiều Một điện trở có trị số không đổi Thường làm từ hợp kim constantan thường gồm 55% đồng 45% niken hay hợp kim chịu ảnh hưởng U nhiệt manganin Cu86 Mn12 Ni2 ,… U = IR hay I = nên đặc tuyến vôn – R ampe đường thẳng qua gốc toạ độ có hệ số góc R Đặc tuyến vôn-ampe điện trở không đổi Mạch phi tuyến Mạch phi tuyến mạch điện có chứa phần tử phi tuyến Phần tử phi tuyến phần tử điện trở R,( cuộn dây L hay tụ điện C mạch xoay chiều) có trị số thay đổi theo thời gian, hay điện trở quan hệ hiệu điện U đầu điện trở I chạy qua điện trở không mãn định luật Ohm tức I≠ U R Gọi phần tử phi tuyến đặc tuyến vơn – ampe U(I) hay I(U) đường thẳng hay quan hệ U I phần tử khơng tuyến tính Đối với trường hợp tụ cuộn cảm mạch điện xoay chiều quan hệ U-I không thoả mãn đẳng thức I ≠ U với Z dung kháng tụ Z cảm kháng cuộn cảm Tổng quát Z tổng trở đoạn mạch điện xoay chiều Trong kỹ thụât đời sống ta thường gặp phần tử phi tuyến nhiều thực tế phần tử mạch điện có trị số phụ thuộc vào nhiệt độ Một số phần tử phi tuyến đặc tuyến vôn – ampe: Một số phần tử phi tuyến thường gặp như: + nhiệt điện trở thermistor Trong thermistor người ta thường quan tâm đến đồ thị nhiệt độ - điện áp nhiều đặc tuyến vôn - ampe Đặc tuyến vôn – ampe nhiệt điện trở Sự phụ thuộc nhiệt độ điện áp nhiệt điện trở + điện trở phi tuyến varistor Thường có i = f(u) thể qua đồ thị sau + Đi-ốt điện tử hay đèn điện tử + Đi-ốt bán dẫn Diode bán dẫn lí tưởng + mạch phi tuyến có dịng điện xoay chiều cuộn cảm có lõi sắt có độ tự cảm L biến đổi mạnh hay tượng điện trễ số chất điện môi sécnhét NaK(C2H2O4)2.4H2O … làm cho điện dung tụ điện C thay đổi Đối với tượng biến đổi độ tự cảm L người ta quan tâm đến đặc tuyến từ thơng - dịng điện Đối với tượng biến đổi điện dung tụ người ta quan tâm đến đặc tuyến điện tích – điện + dây tóc bóng đèn coi điện trở có trị số thay đổi tác dụng nhiệt dịng điện qua Các thơng số đặc trưng cho phần tử phi tuyến Một phần tử tuyến tính có trị số khơng đổi ví dụ điện trở R , độ tự cảm L, điện dung C,… gọi thông số “tĩnh” Một phần tử phi tuyến ngồi thơng số “tĩnh” cịn có thơng số “động” Các thơng số “động” hay thông số tức thời phần tử phi tuyến đặc trưng cho phần tử phi tuyến cịn thơng số “tĩnh” thơng số trung bình thường khơng mang nhiều ý nghĩa vật lý ( sử dụng toán) Điện trở: - Điện trở “tĩnh” RT = U I - Điện trở trung bình tb UTB = ∆U ∆I - Điện trở “động” ( hay điện trở tức thời) Rd = Cuộn dây - Độ tự cảm “tĩnh” LT = F I - Độ tự cảm trung bình LTB = ∆Φ ∆I δU = U 'I δI - Độ tự cảm “động” Ld = δΦ = Φ 'I δI Tụ điện - Điện dung “tĩnh” CT = Q U - Điện dung trung bình tb CTB = - Điện dung “động” Cd = ∆Q ∆U δQ = Q 'I δU Các thông số Rđ, Lđ, Cđ hàm theo cường độ dòng điện I hiệu điện U chúng nên đặc trưng cho phần tử phi tuyến điểm đặc tuyến vôn – ampe Công suất: phần tử phi tuyến sử dụng cơng thức P = U.I hay mạch điện có dịng xoay chiều P = U.I.cosφ Các cách để biểu diễn đặc trưng phần tử phi tuyến: Cách 1: cho hàm số U = f(I) hay I = f(U) u = f(i) hay i = f(u) Với f khơng phải hàm tuyến tính Cách cho cách cho thuận lợi Cách 2: cho đặc tuyến vơn – ampe phần tử Cách cho tương đối không thuận lợi Cách 3: cho đồ thị đặc tuyến vôn – ampe phần tử kèm theo số liệu toạ độ số điểm Cách cho thuận lợi cách cách cách đơi phải dùng đến phương pháp ngoại suy đồ thị để làm thường mang tính thực nghiệm nhiều Cách 4: cho bảng ghi số liệu U – I Đây cách cho mang tính thực nghiệm nhiều Các tính chất mạch phi tuyến: + Mạch phi tuyến khơng có tính xếp chồng nghiệm hay không áp dụng nguyên lý chồng chập trạng thái điện + Mạch phi tuyến có tính chất tạo tần số Ví dụ: với phần tử phi tuyến R, L ,C mạch điện có nguồn xoay chiều tần số góc ω dịng qua mạch có tần số góc 0, ω, 2ω, 3ω,… Nếu hiệu điện kích thích dạng hình sin quan hệ phi tuyến nên cường độ dịng điện mạch khơng có dạng sin mà phân tích thành tổng dao động điều hồ có tần số khác + Các định luật Kirchhoff mạch điện phi tuyến chiều xoay chiều Nói riêng Diode: Như ta biết, Diode linh kiện điện tử hay phần tử mạch điện ( chiều xoay chiều) cho dòng điện qua theo chiều định diode phần tử phi tuyến Diode gồm có loại diode điện tử hay đèn điện tử diode bán dẫn Trong chuyên đề không quan tâm đến cấu tạo diode mà quan tâm đến tính phi tuyến diode Đặc tuyến vôn – ampe diode sau: Tuy nhiên đặc tuyến vôn – ampe diode phức tạp nên người ta thường lý tưởng hoá thành dạng đặc tuyến đơn giản Sau dạng lý tưởng hố đặc tuyến vơn – ampe diode theo mức độ tiến lại gần với kết thực nghiệm Lý tưởng hố 1: diode “đóng –mở” Nếu U < U0 khơng có dịng chạy qua Diode Nếu U = U0 Diode phần tử phi tuyến có điện trở động Rd = δU =0 δI Lý tưởng hoá 2: diode “đóng - mở” Nếu U < U0 khơng có dịng chạy qua Diode Nếu U ≥ U0 Diode coi phần tử phi tuyến có điện trở động Rd = δU U −U = = const ≠ δI I Lí tưởng hố 3: khơng cịn dạng Diode “đóng – mở” Nếu U < U0 Diode coi phần tử phi tuyến có điện trở động Rd = δU U = = const ≠ δI I Nếu U ≥ U0 Diode coi phần tử phi tuyến có điện trở động Rd = δU U − U = = const ≠ δI I − I0 Lí tưởng hố 4: đưa dạng đường cong với hàm số giải tích ví dụ hình bên I = kU2 => Diode có điện trở động Khi đồ thị R-I biểu diễn hình bên: I δU k = = Rd = = δI δI k I kI δ II MỨC ĐỘ PHI TUYẾN-TINH THẦN TUYẾN TÍNH HĨA Phi tuyến nhiều(lớn), phi tuyến nhỏ(ít) a, Về mặt tốn học: ta biết có tính phi tuyến nên xuất số hạng bậc cao hàm xấp xỉ đặc tính nên ssos hạng bậc co có vai trị đáng kể biểu thức mạch phi tuyến lớn, ngược lại mạch phi tuyến nhỏ Vậy phi tuyến nhỏ, số hạng bậc cao khơng có vai trị biểu thức nên gần ta bỏ qua, lúc mạch coi tuyến tính, tinh thần phương pháp tuyến tính hóa phương pháp dùng để tính gần mạch phi tuyến Ví dụ: xét mạc cuộn dây lõi thép hình Vì mạch phi tuyến nên có: = a.i – b a.i Từ phương trình : Có i.r + = Dẫn i.r + = thay Có phương trình: i.r + a.i’= = a.i’ – b = tuyến tính nên đễ dàng tính theo phương pháp tuyến tính b, mặt hình học: Phi tuyến nhỏ: số hạng phi tuyến có vai trị khơng dáng kể, tuyến tính hóa mạch làm việc tuyến tính nên điểm làm việc xê dịch đoạn thẳng Điều xảy biến làm việc cps cường dộ nhỏ( quanh gốc giá trị biến thiên lớn trình làm việc biến thay đổi phạm vi nhỏ( đoạn nhỏ coi đoạn thẳng) biểu diễn hình (h.12-10) lúc = const Vậy phi tuyến nhỏ điểm làm việc mạch biến thiên đoạn thẳng, lúc mạch tuyến tính, tinh thần phương pháp tuyến tính hóa 2.Tính qn tính phần tử phi tuyến – qn tính hóa Có số vật liệu có tính qn tính( ví dụ tính qn tính nhiệt) Với vật liệu có tính qn tính nhiệt R(I), ứng với nhiệt độ định có R định ứng với , dịng điện thay đổi đủ nhanh(ứng với nói trên) qn tính nhiệt thiệt độ số thời gian t, khiến R(I) quan hệ tức thời điện áp dòng điện, tức là: U(i)=R(I) mà R(I) nên u(i) tuyến tính ta có quan hệ tức thời u(i) tuyến tính Cịn quan hệ U(I)=R(I) I phi tuyến(12-4), quan hệ (12-4) nói lên tính qn tính Để tính hệ phi tuyến chế đọ chu kì có lúc coi phần tử phi tuyến có qn tính tinh thần trên, tức coi tồn tai U(I) phi tuyến với trị hiệu dụng xác định quan hệ tức thời tuyến tính, lúc viết hệ phương trình tức thời dạng ảnh phức cu kỳ hình sin Đây tinh thần phương pháp qn tính hóa – Coi tuyến tính hóa đặc biệt III PHƯƠNG PHÁP THIẾT LẬP MẠCH DAO ĐỘNG ĐIỆN: a Phương pháp A C B - Đặt tên cho điểm - Xét xem: + Điện tích giảm hay tăng (Giảm: i = - q’ ; tăng: i = q’) + Dòng điện giảm hay tăng (giảm: ε = - Li’ ; ε = Li’) - Xác định hđt UAB ; UBC ; UCD - Thành lập phương trình điện suy phương trình dao động b Phương pháp 2: Phương pháp lượng: CU - Năng lượng điện trường tụ có điện dung C: WC = - Năng lượng từ trường cuộn dây có độ tự cảm L: WL = Li 2 - Nhiệt lượng tỏa điện trở R : WR = -i2 R.t - Theo phương trình định luật bảo tồn lượng suy phương trình dao động c Ví dụ: - Thiết lập pt dao động cho đoạn mạch sau đây: C.U0 + C.U0 + A B + Đặt tên: A, B i + Điện tích giảm: i = - q’ L,i = + Dòng điện L tăng dần: EtC = Li’ q q + Li’ = ⇒ - L q ,, = C C q”+ LC q = Cộng : UAB + UBA =0 -> - ε,r Phương pháp giải tập mạch phi tuyến: C D a Phương pháp đồ thị: Từ đặc tuyến phần tử ,ta vẽ đặc tuyến chung mạch, sau xác định điểm làm việc theo kiện tập: * Các phần tử ghép nối tiếp: Cùng cường độ dòng điện, hiệu điện tổng hiệu điện hai đầu phần tử I U i (U1) i(U1) i(U) i(U2) i (U2) V * Các phần tử ghép song song: Cùng hiệu điện hai đầu phần tử, cộng cường độ dòng điện i(U1) I U i2(U) i1(U) b Phương pháp đại số: Biểu diễn gần đặc trưng V-A phần tử u Dựa vào mạch đặc trưng V-A để giải tập cụ thể c Phương pháp lặp: Cường độ dòng điện: i = i2 = U − U (i ) U − U (i ) : i1 = r r U − U (i ) U − U (i n − 1) ; , in = r r V Vận dụng công thức Newton: Biểu diễn làm phi tuyến (toàn mạch, mạch) g ( x0 ) G (x) = Chọn lấy n0 gần x0 thí nghiệm gần theo:x1 = x0 - g ' ( x ) (g(x0 xn + 1= = xn lấy n0) Như vậy: g(xn ) Xn + = xn - g ' ( x ) n IV VÍ DỤ: Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ: VA> VB với A1 A2 ampe kế lí tưởng IA1 = 30mA IA2 = 5mA R1 = kΏ ;R2 = kΏ ; R3 = kΏ; R4 = kΏ X phần tử phi tuyến Hỏi liệu X phần tử sau hay khơng có UAB công suất tiêu thụ X: a/ X varistor có đặc trưng vơn – ampe i = ku2 k đo mA/V2 b/ X đèn điện tử đóng – mở Nếu VD> VB đèn cho dịng chạy qua với I5< 5mA khơng đổi từ D đến B cịn ngược lại khơng có dịng điện qua X c/ X Diode có đặc trưng vơn – ampe qua đồ thị sau Phân tích: chưa cho chiều nguồn nên nhận nghiệm âm phải dùng điều kiện vật lý để loại bỏ nghiệm Giải a/ ta có phương trình điện nút sau: để thuận tiện ta giải toán với dòng điện đo mA Giả sử dòng điện mạch từ A đến B u2  u1 u2  + = 30 ⇔ u1 = 30 −  u1 u2 u3   u3 + ku = 30 ⇔ u = 90 − 3ku i + i = i + i => + + + ku = I = 30 A1 5 1 3   u u i = i + i => u1 = u3 + u4  ⇒ 30 − = 30 − 3ku5 + ⇔ 4ku5 − 2u2 = u4 = ±20(V ) 1 4   u + u = u + u = U u2 3u2   AB 2 u + u = u 30 − + 90 − 3ku5 = u2 + u5 ⇔ + 3ku5 + u5 = 120   30 − u2 ± 20 = u  Nếu 100  u2 = (V )   ku = 65 (mA)  u4 = 20 ⇒   3u 2 3ku5 + + u5 = 120 ⇒ u5 = 5(V ) ⇒ P = u5 ku5 = 108 (W )  U AB = 55(V ) Nếu 20  u = (V )   ku = − 20 (mA)  u4 = −20 ⇒  3ku + 3u2 + u = 120 ⇒ u = 130(V ) ⇒ P = u ku = 866 (W ) 5 5   410 U AB = (V )  Tuy nhiên u5 > mà i5 < vơ lý varistor Vậy ta có kết sau: UAB = 55V Px = 108.33W câu a liệu có phức tạp đổi vị trí R4 varistor X hay khơng??? b/ giả sử VD> VB i1 + i2 = i3 + i5 = 30 i1 = i3 + i4 i2 +i4 = i5 i4< i5 nên i4 = -5mA => i1 = i3 -5 i2 -5 = i5 lại có u1 +u4= u2 => i1 - 20 = 2i2 i3 -5 – 20 = 2(I5 + 5) => i3 = 2I5 + 35 i1 = 20+2(I5 +5) = 30 + 2I5 i2 = I5 + I5 = - 0.6 mA (loại yêu cầu đề bài) Vậy VD ≤ VB UAB< loại VA> VB Do điều kiện đề không phù hợp với thực tế c/ ta phải tìm đặc trưng Diode U < 5V khơng có dịng chạy qua diode U ≥ 5V có dịng chạy qua diode điện trở động Diode Rd = kΩ Ta xét UDB< 5V khơng có dịng chạy qua diode, mạch lúc (R1 // (R2 nt R4)) nt R3 Khi ta tính dịng qua R4 R2 IA2 = 5mA qua R3 IA1 = 30mA Do UDB = R4IA2 + R3IA1 nên suy UDB = 20+90 = 110V > 5V Vậy UDB> 5V có dịng điện chạy qua Lúc ta lại có u5 = i5 +  u  u1 = 30 − u1 u2 u3 u5 −   i1 + i2 = i3 + i5 => + + + = I A1 = 30   u3 = 45 − u5  u2 u2   u u u ⇒ i = i + i => = + 30 − = 15 − u5 ± ⇔ u5 − = 15 ± 5(V ) 2 1  u2 3u2 u + u = u + u = U  AB  30 − + 45 − 3u5 = u2 + u5 ⇔ + 4u5 = 75 u1 + u4 = u2  30 − u2 ± 20 = u  Chia trường hợp u4 = 20 V u4 = -20V Giải trường họp ta kết sau U4 = 20 V 100 (V ) 25 u3 = => loại u5 nhận giá trị khác 110 u5 = u2 = U4 = -20 V 20 (V ) 65 u3 = => loại u5 nhận giá trị khác nhau’ 40 u5 = u2 = Nhận xét: ta phải lưu ý số điều mặt đơn vị, ta thấy 1mA 1kΏ = 1V ta quy ước đơn vị để thuận tiện giải trình giải, kết trung gian khơng nên làm trịn mà ngun căn, phân số,… sau kết phải biện luận toán với thực tế, dấu độ lớn Bài : Trong mạch cầu hình có điện trở R1= Ω; R2= 4Ω; R3= 1Ω; X varistor có i=kU2 a Vẽ đường đặc tuyến Vôn-Ampe U= f(i) varistor Gọi R= dU điện trở tức thời varistor di Có thể nói điện trờ i biến thiên từ đến +∞ b Biết k= 0,25 (A/V2 ) i đo Ampe, U Vôn Người ta điều chỉnh hiệu điện U0= UAD để cầu cân Tính cơng suất điện P tiêu thụ varistor, tính dịng i1, i2 qua nhánh hiệu điện U c R1, R2, R3 k có giá trị bất kì, Tính U0 để cầu cân bằng, tính dịng I mạch Thay X biến trở R ta có cầu Uytston, nêu giống khác cầu nghiên cứu cầu Uytston ( Trích đề thi học sinh giỏi Quốc gia năm học 1990-1991) a ta có i=kU2 ⇒ u = du i k R = di = ki I biến thiên từ đến +∞ R biến thiên từ +∞ U U R U R 0 b cầu cân ta có i1 = R + R u3 = u1 = i1R1 = R + R ; u4 = i1 R2 = R + R 2 2  U R  u U R1 R (R + R ) = k  ÷ ⇒ U = 1 2 = 3(V ) lại có = ku4 ⇒ R3 R3 ( R1 + R2 ) kR3 R2  R1 + R2  Từ rút i1 = 0.5A i2 = 1A P = 2W Tải FULL (48 trang): https://bit.ly/3eAP5Kq Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net R2 R3 R1 ( R1 + R2 ) U = c thay X biến trở R để cầu cân R = kR3 R2 R1 Cầu Uytxton khác với cầu chỗ biến trở có giá trị xác định để cầu cân với U cịn varistor để cầu cân ta phải đặt U = U0xác định cầu cân Giống điện trở cịn lại khơng biết giá trị tính biết điện trở lại trị số varistor biến trở ứng dụng việc đo xác điện trở chưa biết Bài 3: cho mạch điện hình vẽ R1 = 1k ; R2 = 2k ; R3 = 3k ;R4 = 4k Q đèn quang điện có anốt nối với điểm C, catốt nối với điểm D Nếu điện anốt cao điện catốt đèn mở i0 = 10 mA qua, ngược lại đèn đóng, khơng có dịng qua Hiệu điện đặt A,B UAB = 100 V a Đèn Q đóng hay mở? b Tính hiệu điện cực đèn Giữ nguyên điện trở hiệu điện A B thay đèn Q Diode K cho dòng qua theo chiều từ C đến D Diode có đường đặc trưng Vơn-Ampe vẽ hình a Nêu đặc điển diode mặc dẫn điện b Nếu diode mở, tính dịng qua diode ( Trích đề thi học sinh giỏi quốc gia năm học 1987-1988) Giải 1) a) giả sử bóng đèn đóng, mạch điện cho điện trở tương đương R = 2,4 kΏ Khi UCB = 75 V UDB = 33,3 V => VC> VB nên đèn mở Vậy đèn điện tử mở b) đèn mở ta xét mạch ACB có i1R1 + i3R3 = UAB hay i1 + 3(i1 – 10) = 100 hay i1 = 32,5 mA i3 = 22,5 mA Tương tự với mạch ADB Ta i4 = 13,3 mA i2 = 23,3 mA UCD = 20,9 V 2) a) UCD> 20 V Diode mở có điện trở 1kΏ cịn UCD< 20 V Diode đóng xem có điện trở vô lớn b) tương tự câu ta có phương trình sau i1 + 3i3 = 100   4i4 + 2(i1 + i3 + i4 ) = 100 i + i − i − 4i = 1 i1 = 30mA i = 21.2mA  ⇔2 i3 = 23.3mA i4 = 14.2mA Tải FULL (48 trang): https://bit.ly/3eAP5Kq Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Dòng qua Diode i1 – i3 = mA UCD = 27,2 V > 20V Bài 4: cho bóng đèn giống có bảng số liệu sau: U(V) I(A) 0 0.6 0.1 0.7 0.14 0.15 1.5 0.22 2.5 0.26 3.5 0.27 0.28 Biết số liệu đo qúa trình khảo sát tốn nên ta coi gần với sai số khơng q 5% Hình bên mạch đèn vào hành lang công ty Khi qua hành lang, người bảo vệ đóng khố từ để thấy đừơng Tuy nhiên sơ suất việc lắp đặt nên mạch đèn có đèn nối tiếp hình vẽ Hệ thống đèn đựơc đặt vào điện áp 5V, biết điện áp định mức đèn 3,5 V điện áp vượt 4V đèn cháy Điện áp đèn 1V đèn sáng yếu người bảo vệ tưởng lầm đèn bị cháy Hỏi liệu qua dãy hành lang người bảo vệ có thấy đèn cháy không? Để qua hết dãy hành lang mà người bảo vệ không thấy đèn bị cháy điện áp đặt vào mạch phải bao nhiêu?nếu khơng có điện áp đặt vào để số đèn sáng nhiều nhất? Không tháo bỏ đèn mà lắp thêm, liệu có cách khắc phụ cố hay không? Giải: Ta xét qua dãy đèn thứ nhất, mạch đèn có đèn mắc nối tiếp nên điện áp đèn 2,5 V Khi qua dãy hành lang thứ hai lúc ta có đèn có điện áp khơng q 4V khơng cháy nên để đèn nối tiếp khơng cháy điện áp khơng q 4V, mà cường độ dịng điện qua khơng q 0,28 A => cường dịng điện qua mạch nhánh khơng q 0,14A hay điện áp đèn cịn lại khơng 0,7 V Như người bảo vệ thấy có đèn bị cháy dó điện áp đèn cịn lại dười V Để khơng có đèn bị cháy điện áp lớn đặt vào mạch gần 4,6 V đèn nối tiếp có điện áp khơng q 4V kéo theo cường độ dịng điện khơng q 0,28A hay đóng hết khố cường độ dịng điện qua bóng khơng q 0,07A => điện áp chúng khơng 0,6V 4869805 ... B Mạch điện phi tuyến I MẠCH PHI TUYẾN Nhắc lại mạch tuyến tính Lưu ý: khái niệm mạch điện dùng chun đề khơng nói thêm ta hiểu mạch điện có dịng điện chiều ta khơng xét đến mạch điện có dịng điện. .. ví dụ Mạch điện phi tuyến a) Mạch phi tuyến b) Mức độ phi tuyến- tinh thần tuyến tính hóa c) Phương pháp thiết lập mạch dao động điện d) Bài tập ví dụ II Các tập tự giải B Phần tự cảm Hỗ cảm I... nên đặc tuyến vôn – R ampe đường thẳng qua gốc toạ độ có hệ số góc R Đặc tuyến vơn-ampe điện trở không đổi Mạch phi tuyến Mạch phi tuyến mạch điện có chứa phần tử phi tuyến Phần tử phi tuyến phần