TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỆN (NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ)

Dòng điện chính là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện như điện tử , ion. Chiều dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương (đi từ dương sang âm ngược với chiều chuyển động của các điện tử ) Cường độ dòng điện được định nghĩa là tốc độ biến thiên của lượng điện tích dq trong khỏang thời gian khảo sát dt . Kí hiệu : i Đơn vị : Ampere A I. Các khái niệm cơ bản I.2

Trang 1

1

Trang 2

Chương 1

Tổng quan về mạch điện

Trang 3

Chương 1: Tổng quan về mạch điện

I Các khái niệm cơ bản

I.1 Điện tích (charge)

Điện tích:

Kí hiệu: q Đơn vị: Coulomb ( C ) q= z.e, z = ± 1, 2, 3…

với e = 1,6.10-19 C

Trang 4

Dòng điện chính là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện

như điện tử , ion

Chiều dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của các điện tích

dương (đi từ dương sang âm - ngược với chiều chuyển động của các

điện tử )

I.2 Dòng điện- cường độ dòng điện (current)

Trang 5

5

Cường độ dòng điện được định nghĩa là

tốc độ biến thiên của lượng điện tích dq

trong khỏang thời gian khảo sát dt

Kí hiệu : i

Đơn vị : Ampere [A]

Trang 6

So sánh tương tự giữa dòng điện và dòng nước

Trang 7

7

I.3 Điện áp (điện thế - voltage)

Điện áp là năng lượng được truyền bởi một đơn

vị điện tích khi nó di chuyển từ điểm này đến

điểm kia trong mạch điện

Kí hiệu : v

Đơn vị: Volt (V)

w: năng lượng điện (điện năng), [J]

Trang 8

I.3 Điện áp (điện thế - voltage)

Điện áp giống như độ cao của một bể chứa nước

Trang 9

9

Dòng điện một chiều (direct current) là dòng điện có chiều và giá

trị ( I,U) không đổi theo thời gian

I.4 Dòng điện một chiều- xoay chiều

A Dòng điện một chiều (dc)

Trang 10

Dòng điện xoay chiều (alternating current ) là dòng điện có chiều và

giá trị biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn

theo một chu kỳ nhất định

B Dòng điện xoay chiều (ac)

Trang 11

11

Dòng điện xoay chiều thường được đặt trưng bởi:

Chu kỳ (T): là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ

Tần số (f): là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều

trong một đơn vị thời gian

Biên độ: là giá trị điện áp đỉnh của dòng điện xoay chiều

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

1

f T



Trang 12

Điện năng cung cấp cho phần tử trong một đơn vị thời gian gọi là công

suất; gọi p(t) là công suất, ta có quan hệ:

Đơn vị của p: Watt (W)

• p > 0 : phần tử tiêu thụ công suất

• p < 0 : phần tử phát ra công suất

p = w / t = v(t) i(t)

I.5 Công suất (power)

Trang 13

II Mạch điện (circuit)

Trang 14

II.1 Khái niệm mạch điện

Mạch điện là một mô hình toán học tương đương một mô hình thực Mạch

điện được xây dựng dựa trên những yếu tố lý tưởng được kết nối qua một dây dẫn lý tưởng

Sơ đồ khối mô tả các thành phần mạch điện

Trang 15

II 2 Các yếu tố cơ bản của mạch điện

II.2.1 Dây dẫn

Dây dẫn dùng trong mạch điện là lý tưởng Nghĩa là điện áp ở hai

đầu dây luôn bằng 0 dù có hay không dòng điện đi qua dây

Nếu hai điểm trong mạch được nối với nhau bằng một dây dẫn, ta

nói hai điểm đó được nối ngắn mạch

Trang 16

II.2.2 Nguồn điện

a) Nguồn áp (voltage source)

Nguồn áp độc lập: Một nguồn áp độc lập lý tưởng có khả năng duy trì

một điện áp không đổi giữa hai cực của nó, không phụ thuộc vào các yếu

tố khác hay dòng điện trong mạch

a) Nguồn áp một chiều

b) Nguồn áp xoay chiều

Trang 17

17

Chương 1: Nguồn điện một chiều DC

a) Nguồn áp (voltage source)

Nguồn áp phụ thuộc: là nguồn tương tự nguồn áp độc lập, chỉ khác ở điện

áp của nguồn là một hàm phụ thuộc vào các nguồn áp khác hoặc phụ thuộc

Trang 18

b) Nguồn dòng (current source)

Nguồn dòng độc lập: Một nguồn dòng độc lập lý tưởng có khả năng tạo

ra một dòng điện với giá trị xác định đi qua nó

a) Nguồn dòng một chiều

b) Nguồn dòng xoay chiều

Trang 19

19

Chương 1: Nguồn điện một chiều DC

b) Nguồn dòng (current source)

Nguồn dòng phụ thuộc: là nguồn mà dòng điện qua nó có giá trị phụ

thuộc vào một nguồn áp hay một dòng điện khác ở trong mạch

Nguồn dòng có hai loại: Nguồn dòng phụ thuộc áp và nguồn dòng phụ

thuộc dòng

Nguồn dòng phụ thuộc áp Nguồn dòng phụ thuộc dòng

Trang 20

II.2.3 Điện trở

 Điện trở (resistor) là linh kiện cản trở dòng điện,

 Giá trị điện trở ( resistence) kí hiệu là R tỉ lệ với điện áp và dòng

điện trong mạch Đơn vị R: Ohm ()

 Theo định luật Ohm:

v(t) = R.i(t)

Trang 21

21

Giá trị điện trở phụ thuộc vào vật liệu cản điện, kích thước của điện trở

và nhiệt độ của môi trường

R = ρ.L / S

Trong một số bài toán mạch, chúng ta định nghĩa đại lượng

điện dẫn G là giá trị nghịch đảo của điện trở, ta có quan hệ :

Đơn vị G: Simens (S)

G=1/R

ρ là điện trở suất, ρ =[Ω.m]

L: chiều dài sợi dây, L=[m]

S: tiết diện dây dẫn, S= [m2]

Trang 22

Công suất của điện trở Công suất tức thời tiêu thụ trên phần tử R được xác định theo các quan hệ như sau :

Công suất tối đa cho phép là công suất nhiệt lớn nhất mà điện trở có thể chịu được nếu quá ngưỡng đó điện trở bị nóng lên và có thể bị cháy Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt

Trang 23

23

II.2.4 Tụ điện

a Khái niệm

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi

trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc

nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao

động vv…

Trang 24

b Cấu tạo của tụ điện

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản

cực đặt song song, ở giữa có một

lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm ,

mica, giấy tẩm hoá chất làm chất

điện môi và tụ điện cũng được

phân loại theo tên gọi của các chất

điện môi này như Tụ giấy, Tụ

gốm, Tụ hoá

Trang 25

25

Điện dung: Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của

tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định

Kí hiệu : C Đơn vị: Faraday (F)

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

Điện dung có mối quan hệ với dòng điện trong mạch như sau:

c Điện dung ,dung kháng của tụ điện

Q C

U



Dòng xoay chiều

Dòng một chiều

Trang 26

c Điện dung ,dung kháng của tụ điện

Dung kháng của tụ tỷ lệ nghịch với tần số f của dòng điện Tần số càng cao thì dung kháng của tụ càng nhỏ và ngược lại Vậy có thể nói, tụ có tác dụng chặn thành phần một chiều và dẫn tín hiệu cao tần

Dung kháng của tụ

1 2

Trang 27

27

II.2.5 Cuộn cảm

a.Cấu tạo của cuộn cảm

Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn

được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật

liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật

Trang 28

II.2.5 Cuộn cảm

b Các đại lượng đặc trưng cho cuộn cảm

Hệ số tự cảm (L) là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng

của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua

Đơn vị L : Henry (H)

Cảm kháng(Z L ):Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự

cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều

Trang 29

29

II.3 Các khái niệm thường gặp trong mạch điện

Khi liên kết các phần tử trong mạch điện sẽ dẫn đến các khái

niệm sau: Nhánh, Nút, Vòng, Mắt lưới

Nút (node) : là giao điểm của tổi thiểu hai nhánh trong một mạch

điện

Nhánh(branch): là một đường trên đó chứa một hay nhiều

phần tử liên kết với nhau theo phương pháp đấu nối tiếp

Trang 30

Ví dụ: Xác định các nút, vòng và mắt lưới có trong mạch điện

phía dưới

Vòng (loop): là tập hợp nhiều nhánh tạo thành hệ thống kín và chỉ

đi qua mỗi nút duy nhất một lần

Mắt lưới (mesh): được xem là vòng cơ bản nói một cách khác: mắt

lưới là một vòng mà bên trong không tìm thấy được vòng nào khác

Trang 31

31

Điện áp không- gốc điện áp (zero

voltage): Trong mạch điện giá trị

điện áp ở một điểm bất kỳ trong

mạch có thể thay đổi tùy thuộc gốc

điện áp được chọn Thông thường ta

chọn điểm làm gốc điện áp (có điện

áp bằng 0) là điểm được nối sàn

(circuit ground) (đất, vỏ máy…)

Kí hiệu:

Điện

áp so với mặt đất Các cách chọn điểm

làm điện áp không

Trang 32

Nối đất (earthed ground) : nếu điểm làm gốc điện áp được nối thẳng với mặt đất thì ta nói là điểm này được nối đất

Kí hiệu:

Trang 33

33

III Các định luật cơ bản của mạch điện

III.1.Định luật Kirchhoff 1 (ĐL K1- định luật về dòng):

Định luật này có thể phát biểu theo một trong hai cách:

Tổng giá trị đại số dòng điện tại một nút = 0

Tổng giá trị dòng điện vào nút = Tổng giá trị dòng điện ra khỏi nút

Theo cách phát biểu này, chúng ta có

thể qui ước :

Dòng điện vào nút có giá trị dương

Dòng điện đổ ra khỏi nút có giá trị

âm

Hay:

Trang 34

III.1.Định luật Kirchhoff 1 (ĐLK1 – định luật về dòng)

Chú ý:

Trong quá trình giải mạch, khi chưa biết rõ hướng dòng điện đi

trong nhánh, ta có thể chọn tùy ý hướng dịch chuyển cho dòng điện

trên nhánh Khi giải được kết quả:

Nếu giá trị tính được có giá trị dương dòng điện có hướng thực tế

như đã chọn

Nếu giá trị tính được có giá trị âm dòng điện có hướng thực tế

ngược với hướng đã chọn

Trang 35

35

III.2 Định luật Kirchhoff 2 (ĐL K2)

Tổng giá trị điện áp dọc theo một vòng = 0

Tổng điện áp cung cấp từ nguồn = Tổng điện áp đặt ngang qua 2 đầu từng phần tử tiêu thụ

Cách 1:

Cách 2:

Trang 36

III.2 Định luật Kirchhoff 2 (ĐL K2)

 Chọn chiều dòng điện chạy trong vòng

Với cách phát biểu 1 ta cần chú ý:

i

Trang 38

Ví dụ 2 : Áp dụng định luật K2 tìm v trong các hình

III Các định luật cơ bản của mạch điện

ĐS:

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	1,3 MB