Mạch điện dòng một chiều potx

Dòng điện không đổi1.1... Mạch điện một chiều đẩy điện tích dương từ cực âm sang cực dương.. Đây không phải lực tĩnh điện!... • Suất điện động của nguồn điện:lμ đại lượng có giá trị bằng

M¹ch ®iÖn dßng mét

chiÒu

1 Dòng điện không đổi

1.1 Bản chất dòng điện: dòng các hạt điện

chuyển động có hướng, chiều của hạt

dương

-

-Trong kim

loại

Trong dung dịch điện phân

-Trong chất

khí

E r

I

e

e e

e

e

+

+ +

+

+

+ +

+ +

Trong Chõn khụng, chất bỏn dẫn ?

1.2 Những đại lượng đặc trưng:

• Cường độ dòng điện= điện lượng qua S/s

dt

dq

t

0

t

0

=

=

• Véc tơ mật độ dòng điện

tai điểm M có gốc tại M,

chiều chuyển động hạt

dương, giá trị

n

dS

dI

dSn

J

r

M

S d J JdS

=

=

∫

∫ =

=

S S

S d J dI

A/m2

ống dòng điện: n0, |e|, , dS v n

dSn

J

r

+ vr

+

Số hạt điện đi qua dSn trong một đơn vị thời gian:

) dS

v ( n

) dS

v ( n

| e

| dn

| e

|

v

| e

| n

dS /

dI

v e n

r

=

Dòng nhiều loại hạt: = ∑

i

i i

i

0 e v n

r

1.3 Định luật Ohm đối với một đoạn mạch điện trở thuần

V1 > V2

E r

I r

I=(V1 -V2)/R

Độ dẫn của đoạn mạch: g=1/R

• Điện trở vμ điện trở suất:

R=(V1 -V2)/I R=ρl/Sn Thứ nguyên:Ω=V/A

T R

R Δ

Δ

= α

Phụ thuộc của điện trở vμo nhiệt độ:

RT=R0(1+α.ΔT)

RT Điện trở tại nhiệt độ T

R0 Điện trở tại nhiệt độ T0

ΔT=T-T0

ρ106 Ωm α103K-1

Ag 0,016 3,8

Al 0,027 4,7

Cu 0,017 3,9

Tại 20oC

) dl

dV (

1 dS

dI J

n

ư ρ

=

E

r

σ

=

Tại một điểm bất kì có dòng điện chạy qua véc tơ mật độ dòng điện tỷ lệ với véctơ cường độ

điện trường tại điểm đó

dI=[V-(V+dV)]/R=-dV/R

• Dạng vi phân định luật

Ohm

dSn

E r

J

r

dl R=ρdl/dSn

2.1 Suất điện động

• Nguồn điện: Duy trì cực

dương, âm

→ Đẩy điện tích âm từ cực

dương sang cực âm vμ

+

-+

-=>Lực lạ đẩy điện tích trong nguồn: Tương tác phân tử, cảm ứng điện từ, lực điện từ => Trường lạ

C

2 Mạch điện một chiều

đẩy điện tích dương từ cực âm sang cực dương

 Đây không phải lực tĩnh điện!

• Suất điện động của nguồn điện:

lμ đại lượng có giá trị bằng công của lực

điện trường dịch chuyển điện tích +1 một vòng quanh mạch kín của nguồn đó.

q / A

=

C

s d )

* E E

( q

Er

*

Er Véc tơ cường độ trường tĩnh điện

Véc tơ cường độ điện trường lạ

∫ + ∫

=

=

ζ

*d s E

s d E q

/

0 s

d

E

C

=

∫ r r

Trong pin tại bề mặt điện

cực có hiệu thế nhảy vọt:

SĐĐ trong pin=tổng các

hiệu điện thế nhảy vọt ΔV

² Suất điện động của nguồn

điện =Lưu số của trường lạ

Suất điện động của nguồn điện: lμ đại

lượng có giá trị bằng công của lực điện

trường lạ dịch chuyển điện tích +1 một

vòng quanh mạch kín của nguồn đó.

∫

=

ζ

C

*d s

E r r

+

-v

ΔV

ΔV

2 2 Định luật Kirchhoff

‚ Định luật: Tổng hiệu điện thế của toμn mạch kín bằng không

Chiều dịch chuyển

+

a

Chiều dịch chuyển

a

Uba=Va-Vb=-ζ

• Tụ

+

a

Uab= Vb-Va=+ Q/C

+

a

Uba= Va-Vb=- Q/C

• Nguồn:

0 U

V = i =

Δ ∑

∑

kín Mạch kín

Mạch

Hiệu điện thế=sự thay đổi điện thế từ

điểm nμy tới điểm kia

• Điện trở

Uab= Vb-Va=-IR

a

I

Uba= Va-Vb=+IR

a I

• Mạch:

U5

U6

U4

U3

U7

I4

I2

I3

I1

-U1- U2- U3+ U4+ U5+U6+U7 =0

Định luật Kirchhoff

đối với tổng hiệu điện thế trên toμn mạch kín

ThÝ dô:

1 =

V -+ ξ=6V 2

r2=0,1Ω

R3=3Ω

r1=0,4Ω

I R4=10Ω

ξ1- Ir1- Ir2- ξ2- IR3-IR4=0

I= (ξ1- ξ2 )/(r1+r2+R3+R4)

=6V/13,5 Ω ≈ 0,4A

- ξ 1+

r1 R3

r2

- ξ 2+

R4

V

Bμi tập: 1 Tính R3

I3=0.1A

R1=5Ω R2=20Ω

1 =

ξ 2

I3 R

3

2.Tìm dòng trong mạch:

+ - +

-R1=100Ω

R2=10Ω

R3 =80Ω

ξ1=6V;ξ2=12V

ƒ Định luật Kirchhoff về tổng dòng điện đối với nút mạch:

0 I

I I

I I

I1 ư 2 + 3 ư 4 + 5 = i =

tạiO i

I4

I3

I2

I1

I5

O

Tổng dòng điện tại một nút mạch bằng không

Lấy chiều vμo nút lμ chiều dương:

„ Mạch RC:

+

ζ

R t=0

• Đóng khoá K, tụ C đ−ợc nạp Khi đã bão hoμ:

ζ=Q0/C Khi đang nạp, áp dụng

định luật Kirchhoff:

0 C

Q

IR − =

− ζ

0 C

Q dt

dQ

−

Q C

dQ

− ζ )

e 1

( C

t

−

− ζ

t

e R dt

dQ

I ζ −

=

=

ζ Dòng giảm khi

tụ đ−ợc nạp

RC

t

e R

I ζ −

=

τ=RC

R

37 ,

t I

t

Q

) e

1 ( C

t

−

− ζ

=

0,63Cζ

τ=RC

0,95Cζ

τ=3RC

điện tích tăng khi tụ nạp

• Quy luật thay đổi dòng

trong mạch khi nạp điện

cho tụ:

• Quy luật thay đổi điện

tích trên bản tụ khi nạp

điên cho tụ:

R

+ +

-I

0 C

Q

IR + =

−

dt

dQ

I = −

RC

dt Q

dQ = −

RC

t

0 e Q

Q = −

RC

t

0 e RC

Q dt

dQ

I = = − −

0

Q

t

Điện tích giảm khi

tụ phóng điện

τ=RC

0

Q 37 , 0

I

• Tụ phóng điện qua điện trở của mạch

áp dụng định luật Kirchhoff cho mạch kín

0 RC

Q dt

dQ

= +

• Năng l−ợng của mạch RC:

Năng l−ợng toμn phần do pin cung cấp:

2

2

C W

2 C

ζ

=

dt

e R

Rdt I

W

0

RC

t 2 2

0

2

∫

∫ ∞ −

= R

Năng l−ợng nạp vμo tụ:

Năng l−ợng toả trên điện trở:

∞

−

−

ζ

t 2

2

| )

e 2

RC (

C ζ2

=

Wpin = WC + QR Theo định nghĩa suất điện động:

ζ=A/Q0 ; Wpin=A; Q0= Cζ

Bμi tËp: 1 TÝnh R3 Víi I3=0.1A theo 2 chiÒu

R1=5Ω R2=20Ω

1 =

ξ 2

I3 R

3

2.T×m dßng trong m¹ch:

+ - +

-R1=100Ω

R2=10Ω

R3 =80Ω

ξ1=6V;ξ2=12V

I1

I2

I3

I1=I2+I3

0 R

I R

I

0 R

) I I

( R

I

2 2

3 3

2

1 1

3 2

2

2

=

− +

ζ

−

= ζ

− +

+

3

2 2

2 3

R

R

I

=

0 R

R ) R

I ( )

R R

(

3

1 2

2 2

1 2

0 R

R R

R R

R

R I

2 3

1 3

2 1

1 1

2

+ +

ζ + ζ

−

=

lượng có giá trị cơng lực điện< /i>

trường lạ dịch chuyển điện tích +1 một< /i>

vịng quanh mạch. ..

Tổng dòng điện nút mạch không

Lấy chiều vμo nút lμ chiều dương: