(NB) Mục đích của giáo trình là để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành Điện công nghiệp của trường Cao Đẳng Nghề Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Nội dung của giáo trình đã được xây dựng trên cơ sở thưà kế những nội dung bài giảng đang được giảng dạy ở nhà trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ cho đội ngũ giáo viên và học sinh – sinh viên trong nhà trường.
Trang 2Bà R a – Vũng Tàu, năm 2015 ị
Trang 3TUYÊN B B N QUY NỐ Ả Ề
M c đích c a giáo trình là đ ph c v cho đào t o chuyên ngành Đi n công ụ ủ ể ụ ụ ạ ệnghi p c a trệ ủ ường Cao Đ ng Ngh T nh Bà R a – Vũng Tàu. N i dung c a giáo ẳ ề ỉ ị ộ ủtrình đã được xây d ng trên c s th à k nh ng n i dung bài gi ng đang đự ơ ở ư ế ữ ộ ả ược
gi ng d y nhà trả ạ ở ường, k t h p v i nh ng n i dung m i nh m đáp ng yêu ế ợ ớ ữ ộ ớ ằ ứ
c u nâng cao ch t lầ ấ ượng đào t o, ph c v cho đ i ngũ giáo viên và h c sinh – ạ ụ ụ ộ ọsinh viên trong nhà trường
Giáo trình được biên so n ng n g n đ c p nh ng n i dung c b n theo tính ạ ắ ọ ề ậ ữ ộ ơ ả
ch t c a các ngành ngh đào t o mà nhà trấ ủ ề ạ ường t đi u ch nh cho thích h p và ự ề ỉ ợkhông trái v i quy đ nh c a chớ ị ủ ương trình khung đào t o c a T ng C c D y ạ ủ ổ ụ ạNgh đã ban hành.ề
Tài li u này thu c lo i sách giáo trình nên các ngu n thông tin có th đệ ộ ạ ồ ể ược phép dùng nguyên b n ho c trích dùng cho các m c đích v đào t o và tham kh o.ả ặ ụ ề ạ ả
M i m c đích khác mang tính l ch l c ho c s d ng v i m c đích kinh doanhọ ụ ệ ạ ặ ử ụ ớ ụ thi u lành m nh s b nghiêm c m.ế ạ ẽ ị ấ
Trang 4L I GI I THI UỜ Ớ Ệ
M ch đi nạ ệ là môn h c dành cho sinh viên ngành ọ đi n công nghi pệ ệ N i dung c aộ ủ giáo trình được xây d ng trên c s k th a nh ng tài li u đang đự ơ ở ế ừ ữ ệ ược gi ng d yả ạ
t i trạ ường, k t h p v i nh ng n i dung m i nh m đáp ng yêu c u nâng cao ế ợ ớ ữ ộ ớ ằ ứ ầ
ch t lấ ượng ph c v s nghi p công nghi p hóa, hi n đ i hóa. Giáo trình biên ụ ụ ự ệ ệ ệ ạ
so n ng n g n, c b n tùy theo tính ch t c a ngành ngh đào t o mà nhà trạ ắ ọ ơ ả ấ ủ ề ạ ườ ngđang t đi u ch nhcho phù h p v i xu th m i. ự ề ỉ ợ ớ ế ớ Giáo trình g m ồ 12 bài, v i t p ớ ậtrung các n i dung:ở ộ
Gi i thi u v m ch đi n m t chi u và các phớ ệ ề ạ ệ ộ ề ương pháp gi i m t chi u. ả ộ ề
M ch đi n xoay chi u hình sin và các phạ ệ ề ương pháp gi i m ch xoay chi u.ả ạ ề
M ng đi n ba pha và các phạ ệ ương pháp gi i m ch 3 pha.ả ạ
Trong quá trình biên so n s không tránh kh i nh ng thi u sót, mong nh n đạ ẽ ỏ ữ ế ậ ượ c
s đóng góp ý ki n t các th y cô và các b n h c sinh sinh viên đ hoàn thi nự ế ừ ầ ạ ọ ể ệ
cu n sách này.ố
Bà R a – Vũng Tàuị , ngày 02 tháng 01 năm 2016
Biên so nạ
Hà Th Thu Phị ương
Trang 5M C L CỤ Ụ
BÀI 1: CÁC KHÁI NI M C B N V M CH ĐI NỆ Ơ Ả Ề Ạ Ệ
1. M ch đi n và mô hìnhạ ệ
2. Các khái ni m c b n trong m ch đi n ệ ơ ả ạ ệ
3. Các phép bi n đ i tế ổ ương đương.
22410BÀI 2: GI I M CH M T CHI U B NG PHẢ Ạ Ộ Ề Ằ ƯƠNG PHÁP BI N Đ IẾ Ổ
ĐI N TRỆ Ở
1. Các đ nh lu t và bi u th c c b n trong m ch m t chi u ị ậ ể ứ ơ ả ạ ộ ề
1.1 Đ nh lu t Ohm ị ậ
1.2 Công su t và đi n năng trong m ch m t chi u ấ ệ ạ ộ ề
2. Gi i m ch đi n b ng phả ạ ệ ằ ương pháp bi n đ i đi n tr ế ổ ệ ở
2.1 Lý thuy t liên quan ế
2.2 Bài t p v n d ng ậ ậ ụ
17171719212223BÀI 3:GI I M CH M T CHI U B NG PHẢ Ạ Ộ Ề Ằ ƯƠNG PHÁP X P Ế
CH NG DÒNG ĐI NỒ Ệ
1. Lý thuy t liên quan ế
2. Bài t p v n d ng ậ ậ ụ
272727BÀI 4: GI I M CH M T CHI U B NG PHẢ Ạ Ộ Ề Ằ ƯƠNG PHÁP DÒNG
ĐI N M CH VÒNG Ệ Ạ
1. Lý thuy t liên quan ế
2. Bài t p v n d ng ậ ậ ụ
383839BÀI 6:GI I M CH ĐI N B NG PHẢ Ạ Ệ Ằ ƯƠNG PHÁP ĐI N TH NÚTỆ Ế 43
Trang 61. Lý thuy t liên quan ế
2.Bài t p v n d ng ậ ậ ụ
4345BÀI 7 :GI I M CH ĐI N XOAY CHI U KHÔNG PHÂN NHÁNHẢ Ạ Ệ Ề
1. Khái ni m v dòng đi n xoay chi u ệ ề ệ ề
1.1Dòng đi n xoay chi u và dòng xoay chi u hình sin ệ ề ề
1.2Các đ i lạ ượng đ c tr ng ặ ư
1.3Bi u di n dòng xoay chi u hình sin b ng đ th véc t ể ễ ề ằ ồ ị ơ
2. Gi i m ch xoay chi u không phân nhánh ả ạ ề
2.1 Gi i m ch RLC ả ạ
2.2 Gi i m ch có nhi u ph n t m c n i ti p ả ạ ề ầ ử ắ ố ế
2.3 C ng hộ ưởng đi n áp ệ
505050515457576773
BÀI 8 : GI I M CH XOAY CHI U PHÂN NHÁNH B NG PHẢ Ạ Ề Ằ ƯƠNG
PHÁP Đ TH VECTOR Ồ Ị
1. Lý thuy t liên quan ế
2. Gi i m ch b ng phả ạ ằ ương pháp Fresnel
BÀI 9: BI U DI N Đ I LỂ Ễ Ạ ƯỢNG HÌNH SINE B NG S PH C Ằ Ố Ứ
1. Khái ni m và các phép tính s ph c ệ ố ứ
1.1. Cách bi u di n s ph c ể ễ ố ứ
1.2. Các phép tính c b n c a s ph c ơ ả ủ ố ứ
2. Bi u di n các đ i lể ễ ạ ượng hình sin b ng s ph c ằ ố ứ
2.1. Bi u di n đ i lể ễ ạ ượng hình Sin dướ ại d ng ph c ứ
2.2. Các đ nh lu t dị ậ ướ ại d ng ph c ứ
84848486878787BÀI 10 :GI I M CH AC B NG PHẢ Ạ Ằ ƯƠNG PHÁP BIÊN Đ PH CỘ Ứ
1. Gi i m ch AC b ng phả ạ ằ ương pháp dòng m ch vòng ạ
2. Gi i m ch AC b ng phả ạ ằ ương pháp dòng m ch nhánh ạ
3. Gi i m ch AC b ng phả ạ ằ ương pháp đi n th nút ệ ế
92929598BÀI 11 : KHÁI QUÁT V M NG BA PHA Ề Ạ
1. Khái quát chung
2. S đ đ u dây trong m ng ba pha cân b ng ơ ồ ấ ạ ằ
103103105BÀI 12 : GI I CÁC BÀI TOÁN TRONG M NG BA PHA CÂN B NGẢ Ạ Ằ
1. Ngu n n i sao đ i x ng ồ ố ố ứ
2. Gi i m ch đi n ba pha có t i n i hình sao đ i x ng ả ạ ệ ả ố ố ứ
3. Gi i m ch đi n ba pha có t i đ u tam giác đ i x ng ả ạ ệ ả ấ ố ứ
112112113114
Trang 7Sau khi hoàn t t mô đun này, h c viên có năng l c:ấ ọ ự
Phát bi u để ược các khái ni m, đ nh lu t, đ nh lý c b n trong m ch đi nệ ị ậ ị ơ ả ạ ệ
m t chi u, xoay chi u m t pha, ba pha.ộ ề ề ộ
V n d ng các bi u th c đ tính toán các thông s k thu t trong m chậ ụ ể ứ ể ố ỹ ậ ạ
đi n m t chi u, xoay chi u m t pha, ba pha.ệ ộ ề ề ộ
V n d ng các phậ ụ ương pháp phân tích, bi n đ i m ch đ gi i các bài toánế ổ ạ ể ả
v m ch đi n h p lý.ề ạ ệ ợ
N i dung c a mô đunộ ủ :
Trang 8BÀI 1CÁC KHÁI NI M C B N V M CH ĐI NỆ Ơ Ả Ề Ạ Ệ
Gi i thi u:ớ ệ
Các đ nh lu t và phép bi n đ i tị ậ ế ổ ương đương là r t quan tr ng trong vi c gi i cácấ ọ ệ ả bài toán v m ch đi n, nó đề ạ ệ ược ứng d ng nhi u lĩnh v c đi n, đi n t Bài ụ ề ở ự ệ ệ ử
h c này s cung c p các ki n th c tr ng tâm v các đ nh lu t và phép bi n ọ ẽ ấ ế ứ ọ ề ị ậ ế
đ i c b n cho ngổ ơ ả ườ ọi h c
M c tiêu:ụ
Phân tích được nhi m v , vai trò c a các ph n t c u thành m ch đi nệ ụ ủ ầ ử ấ ạ ệ
Gi i thích đả ược cách xây d ng mô hình m ch đi n, các ph n t chính trongự ạ ệ ầ ử
m ch đi n. ạ ệ
Phân tích được các khái ni m c b n trong m ch đi n.ệ ơ ả ạ ệ
V n d ng đậ ụ ược các phép bi n đ i c b n trong m ch đi n.ế ổ ơ ả ạ ệ
N i dung chính:ộ
1. M ch đi n và mô hìnhạ ệ
1.1 M ch đi nạ ệ
M ch đi n là t p h p các thi t b đi n n i v i nhau b ng các dây d n (ph n tạ ệ ậ ợ ế ị ệ ố ớ ằ ẫ ầ ử
d n) t o thành nh ng vòng kín trong đó dòng đi n có th ch y qua. M ch đi nẫ ạ ữ ệ ể ạ ạ ệ
thường g m các lo i ph n t sau: ngu n đi n, ph t i (t i), dây d n. ồ ạ ầ ử ồ ệ ụ ả ả ẫ
Trang 9Hình 1.1: C u trúc c b n c a m ch đi n ấ ơ ả ủ ạ ệ
Ngu n đi n ồ ệ :
Ngu n đi n là thi t b phát ra đi n năng. V nguyên lý, ngu n đi n là thi t bồ ệ ế ị ệ ề ồ ệ ế ị
bi n đ i các d ng năng lế ổ ạ ượng nh c năng, hóa năng, nhi t năng thành đi nư ơ ệ ệ năng.
Hình 1.2 các d ng ngu n đi n ạ ồ ệ
T i: ả
T i là các thi t b tiêu th đi n năng và bi n đ i đi n năng thành các d ng năngả ế ị ụ ệ ế ổ ệ ạ
lượng khác nh c năng, nhi t năng, quang năng v…v.ư ơ ệ
E
Rt
Rd
I +
_
r
o
Trang 101.2 K t c u hình h c c a m ch đi nế ấ ọ ủ ạ ệ
Nhánh: Nhánh là m t đo n m ch g m các ph n t ghép n i ti p nhau, trong đóộ ạ ạ ồ ầ ử ố ế
có cùng m t dòng đi n ch y t đ u này đ n đ u kia. ộ ệ ạ ừ ầ ế ầ
Nút: Nút là đi m g p nhau c a t ba nhánh tr lên. ể ặ ủ ừ ở
Vòng: Vòng là l i đi khép kín qua các nhánh. ố
M t lắ ưới : vòng mà bên trong không có vòng nào khác
2. Các khái ni m c b n trong m ch đi n ệ ơ ả ạ ệ
Đ đ c tr ng cho quá trình năng lể ặ ư ượng cho m t nhánh ho c m t ph n t c aộ ặ ộ ầ ử ủ
m ch đi n ta dùng hai đ i lạ ệ ạ ượng c b n: dòng đi n i và đi n áp u. ơ ả ệ ệ
Công su t c a nhánh: p = u.i ấ ủ
2.1. Dòng đi n và dòng đi n m t chi uệ ệ ộ ề
Trang 11Dưới tác d ng c a l c đi n trụ ủ ự ệ ường, các đi n tích dệ ương (+) s di chuy n tẽ ể ừ
n i có đi n th cao đ n n i có đi n th th p h n, còn các đi n tích âm ()ơ ệ ế ế ơ ệ ế ấ ơ ệ chuy n đ ng theo chi u ngể ộ ề ượ ạ ừ ơc l i, t n i có đi n th th p đ n n i có đi n thệ ế ấ ế ơ ệ ế cao h n, t o thành dòng đi n.ơ ạ ệ
Dòng đi n là dòng các đi n tích (các h t t i đi n) di chuy n có hệ ệ ạ ả ệ ể ướng
2.1.1 Chi u qui ề ước c a dòng đi nủ ệ
Chi u quy ề ước c a dòng đi n là chi u d ch chuy n có hủ ệ ề ị ể ướng c a các đi nủ ệ tích dương
(Chi u quy ế ước I)
Dòng đi n có:ệ
* tác d ng t (đ c tr ng) ụ ừ ặ ư
* tác d ng nhi t, tác d ng hoá h c tu theo môi trụ ệ ụ ọ ỳ ường
Trong kim lo i: dòng đi n là dòng các đi n t t do chuy n d i có hạ ệ ệ ử ự ể ờ ướng Trong dung d ch đi n ly: là dòng đi n tích chuy n d i có hị ệ ệ ể ờ ướng c a cácủ ion dương và âm chuy n d i theo hai hể ờ ướng ngược nhau.
Trong ch t khí: thành ph n tham gia dòng đi n là ion dấ ầ ệ ương, ion âm và các electron.
2.1.2 Cường đ và m t đ dòng đi nộ ậ ộ ệ
Cường đ dòng đi n là đ i lộ ệ ạ ượng cho bi t đ m nh c a dòng đi n đế ộ ạ ủ ệ ược tính
b i: ở
dQ i dt
=
(1.1)q: đi n lệ ượng di chuy n qua các ti t di n th ng c a v t d nể ế ệ ẳ ủ ậ ẫ
Trang 12q I
Trong đó q là đi n lệ ượng d ch chuy n qua ti t di n th ng c a v t d n trong th iị ể ế ệ ẳ ủ ậ ẫ ờ gian t
Ghi chú:
Cường đ dòng đi n không đ i độ ệ ổ ược đo b ng ampe k (hay miliampe k , ằ ế ế . . )
m c xen vào m ch đi n (m c n i ti p). ắ ạ ệ ắ ố ế
V i b n ch t dòng đi n và đ nh nghĩa c a cớ ả ấ ệ ị ủ ường đ dòng đi n nh trên ta suyộ ệ ư ra:
+ cường đ dòng đi n có giá tr nh nhau t i m i đi m trên m ch không phânộ ệ ị ư ạ ọ ể ạ nhánh
Trang 13Đ n v đo c a công su t là W (Oát) ho c KWơ ị ủ ấ ặ
2.4 Các thông s c b n c a m ch đi nố ơ ả ủ ạ ệ
M ch đi n th c bao g m nhi u thi t b đi n có th c. Khi nghiên c u tính toánạ ệ ự ồ ề ế ị ệ ự ứ trên m ch đi n th c, ta ph i thay th m ch đi n th c b ng mô hình m ch đi n. ạ ệ ự ả ế ạ ệ ự ằ ạ ệ
Mô hình m ch đi n g m các thông s sau: ngu n đi n g m : ngu n áp u (t) ho cạ ệ ồ ố ồ ệ ồ ồ ặ e(t) và ngu n dòng đi n J (t), đi n tr R, đi n c m L, đi n dung C, h c m M.ồ ệ ệ ở ệ ả ệ ỗ ả2.4.1. Ngu n đi nồ ệ
Ngu n đi n là thi t b t o ra và duy trì hi u đi n th đ duy trì dòng đi n. M iồ ệ ế ị ạ ệ ệ ế ể ệ ọ ngu n đi n m t chi u đ u có hai c c, c c dồ ệ ộ ề ề ự ự ương (+) và c c âm ().ự
Ngu n áp ồ : Ngu n đi n áp đ c l p là ph n t hai c c mà đi n áp c a nó khôngồ ệ ộ ậ ầ ử ự ệ ủ
ph thu c vào giá tr dòng đi n cung c p t ngu n và chính b ng s c đi n đ ngụ ộ ị ệ ấ ừ ồ ằ ứ ệ ộ
c a ngu n:ủ ồ
u(t)=e(t)
Kí hi u c a ngu n đi n áp đ c l p:ệ ủ ồ ệ ộ ậ
Hình 1.4 : ký hi u ngu n đi n áp đ c l p ệ ồ ệ ộ ậ
Kí hi u c a ngu n đi n áp ph thu c:ệ ủ ồ ệ ụ ộ
Hình 1.5: ký hi u ngu n đi n áp ph thu c ệ ồ ệ ụ ộ
Dòng đi n c a ngu n s ph thu c vào t i m c vào nó.ệ ủ ồ ẽ ụ ộ ả ắ
Ngu n dòng ồ
i(t) +
u(t) -
+
-u
i e
Trang 14Ngu n dòng đ c l p là ph n t hai c c mà dòng đi n c a nó không ph thu cồ ộ ậ ầ ử ự ệ ủ ụ ộ vào đi n áp trên hai c c ngu n: ệ ự ồ i(t)=j(t)
Kí hi u c a ngu n đ c l p:ệ ủ ồ ộ ậ
Hình 1.7: ký hi u ngu n dòng ph thu c ệ ồ ụ ộ
Đi n áp trên các c c ngu n ph thu c vào t i m c vào nó và chính b ng đi n ápệ ự ồ ụ ộ ả ắ ằ ệ trên t i này.ả
i u
i
Trang 15V yậ : Đi n tr c a v t d n t l thu n v i chi u dài, t l ngh ch v i ti tệ ở ủ ậ ẫ ỷ ệ ậ ớ ề ỷ ệ ị ớ ế
di n và ph thu c vào v t li u làm nên v t d n đó.ệ ụ ộ ậ ệ ậ ẫ
* Ngh ch đ o c a đi n tr g i là đi n d n: Gị ả ủ ệ ở ọ ệ ẫ
l
S l
S R
Ph n t đi n c m ầ ử ệ ả
S l
Trang 16Ph n t đi n c m Cu n dây là ph n t t i 2 c c có quan h gi a đi n áp vàầ ử ệ ả ộ ầ ử ả ự ệ ữ ệ dòng đi n tuân theo phệ ương trình toán:
dt
t di L t
u ( ) ( ) hay dòng đi nệ
) ( ) (
1 )
0
t i dt t u L t
t u dt t i C t u
0
) ( )
(
1 )
t t
t u dt t i C t u
0
) ( )
(
1 )
Trang 17Đi n dung C đ c tr ng cho hi n tệ ặ ư ệ ượng tích lũy năng lượng đi n trệ ường ( phóng tích đi n năng) trong t đi n.ệ ụ ệ
3. Các phép bi n đ i tế ổ ương đương.
3.1Đi n tr m c n i ti p, song songệ ở ắ ố ế
Im = Il = I2 = I3 =… = In (1.5)
Um = Ul + U2+ U3+… + Un
3.1.2 Đ u so ấ ng song đi n tr ệ ở (ghép phân nhánh).
Là cách ghép sao cho t t c các ph n t đ u đ t vào cùng m t đi n áp (Hìnhấ ả ầ ử ề ặ ộ ệ 1.12)
Hình 1.12: Các đi n tr m c song song ệ ở ắ
Đi n tr tệ ở ương đương được xác đ nh b i:ị ở
R1 R2 R3 Rn
m m m
U
I = R
Rn
R3
R2
R1
Trang 18Im = Il + I2 + … + In (1.6)
Um = Ul = U2 = U3 = … = Un
3.2 Bi n đ i ế ổ Y và Y
Đ u sao (ấ ): là cách đ u 3 đi n tr có m t đ u đ u chung, 3 đ u còn l iấ ệ ở ộ ầ ấ ầ ạ
đ u v i 3 đi m khác c a m ch (Hình 1.13.a). ấ ớ ể ủ ạ
Đ u tam giác (ấ ): là cách đ u 3 đi n tr thành m t tam giác kín, m iấ ệ ở ộ ỗ
c nh tam giác là m t đi n tr , m i đ nh tam giác là m t nút c a m ch đi n đạ ộ ệ ở ỗ ỉ ộ ủ ạ ệ ượ c
n i t i các nhánh khác c a m ch đi nố ớ ủ ạ ệ (Hình 1.13b). Trong nhi u trề ường h p vi c thay đ i 3 đi n tr đ u hình tam giác thành 3 đi nợ ệ ổ ệ ở ấ ệ
tr đ u hình sao tở ấ ương đương ho c ngặ ượ ạ ẽc l i s làm cho vi c phân ệ
tích m ch đi n đạ ệ ược d dàng h n. Đi u ki n đ bi n đ i là không làm thay đ iễ ơ ề ệ ể ế ổ ổ dòng đi n, đi n áp c a các ph n m ch đi n còn l i.ệ ệ ủ ầ ạ ệ ạ
Hình 1.13: a. T i đ u ki u sao a. T i đ u ki u tam giác ả ấ ể ả ấ ể
m m m
U
I = R
Trang 19R R
Bi n đ i sao – tam giácế ổ ( )
Công th c bi n đ i t hình sao sang hình tam giác:ứ ế ổ ừ
(1.7)
Bi n đ i tam giác– ế ổ sao ( Y)
Công th c bi n đ i t hình tam giác sang hình sao:ứ ế ổ ừ
CA BC
AB
BC CA
C
CA BC
AB
AB BC
B
CA BC
AB
CA AB
A
RR
R
.RR
R
RR
R
.RR
R
RR
R
.RR
R
R R R R
A
C B C B
R R R R
B
A C A C CA
R
R R R R
Trang 201.3 Đ u n i ti p các ngu n đi nấ ố ế ồ ệ
Đ u n i ti p là cách đ u c c âm c a ph n t th nh t v i c c dấ ố ế ấ ự ủ ầ ử ứ ấ ớ ự ương c aủ
ph n t th hai, c c âm c a ph n t th hai đ u v i c c dầ ử ứ ự ủ ầ ử ứ ấ ớ ự ương c a ph n t thủ ầ ử ứ
ba …C c dự ương c a ph n t th nh t và c c âm c a ph n t cu i cùng là haiủ ầ ử ứ ấ ự ủ ầ ử ố
c c c a b ngu n.ự ủ ộ ồ
E 1 E 2 E 3
Hình 1.14 : Đ u n i ti p ngu n ấ ố ế ồ
G i s.đ.đ c a m i ph n t là Eọ ủ ỗ ầ ử 0; S.đ.đ chung c a c b : ủ ả ộ E n E0
T đó, n u đã bi t U là đi n áp yêu c u c a t i thì xác đ nh đừ ế ế ệ ầ ủ ả ị ượ ốc s ph n t n iầ ử ố
Dòng đi n qua b ngu n cũng là dòng đi n qua m i ph n t nên dungệ ộ ồ ệ ỗ ầ ử
lượng m i ph n t b ng v i dung lỗ ầ ử ằ ớ ượng ngu n.ồ
1.4 Đ u song song các b ngu nấ ộ ồ
Đ u song song là cách đ u các c c d ng v i nhau, các c c âm v i nhau,ấ ấ ự ươ ớ ự ớ
t o thành hai c c c a b ngu n.ạ ự ủ ộ ồ
Hình 1.15 : Đ u song song ngu n ấ ồ
Trang 21S.đ.đ c a c b ngu n chính là s.đ.đ c a m i ph n t : ủ ả ộ ồ ủ ỗ ầ ử E E0
Đi n tr trong c a b ngu n là đi n tr tệ ở ủ ộ ồ ệ ở ương đương c a m đi n tr đ u songủ ệ ở ấ song:
I
I m
.
Trong đó: I t.cp là dòng đi n l n nh t cho phép c a m i ph n tệ ớ ấ ủ ỗ ầ ử
Ví d :ụ
Xác đ nh s ph n t acquy c n n i thành b đ cung c p t i là đèn chi u sángị ố ầ ử ầ ố ộ ể ấ ả ế
s c , công su t t i 2,1kW, đi n áp t i 120V, bi t m i ăquy có ự ố ấ ả ệ ả ế ỗ E0 2V, dòng
đi n phóng cho phép là 6A.ệ
Gi i: ả
Dòng đi n t i:ệ ả
A U
P
120 2100
Vì I và U c a t i đ u vủ ả ề ượt quá I t.cp và E0 nên c n th c hi n đ u nhóm.ầ ự ệ ấ
S ph n t n i ti p trong m t nhánh:ố ầ ử ố ế ộ
60 2
120 0
5 , 17
.cp t
.m
Trang 22CÂU H I ÔN T P VÀ BÀI T PỎ Ậ Ậ
1.1Ngu n đi n là gì: t i là gì? Cho ví d minh h a v ngu n và t i?ồ ệ ả ụ ọ ề ồ ả
1.2Đ nh nghĩa cị ường đ dòng đi n, m t đ dòng đi n?ộ ệ ậ ộ ệ
1.3M t ngu n có s c đi n đ ng E=50V , đi n tr n i 0.1ộ ồ ứ ệ ộ ệ ở ộ Ngu n đi n cungồ ệ
c p cho t i có đi n tr R. Bi t công su t t n hao trong ngu n là 10W.Tínhấ ả ệ ở ế ấ ổ ồ dòng đi n, đi n áp gi a 2 c c c a ngu n đi n, đi n tr , và công su t t i ệ ệ ữ ự ủ ồ ệ ệ ở ấ ảtiêu th ?ụ
1.4 Cho m ch đi n có đi n p ngu n là U = 218V cung c p cho t i có dòngạ ệ ệ ỏ ồ ấ ả
đi n ch y qua là I = 2,75A, trong th i gian 3 gi Bi t giá ti n đi n làệ ạ ờ ờ ế ề ệ 500đ/1kWh. Tính công su t ti u th c a t i, đi n năng tiêu th và ti nấ ệ ụ ủ ả ệ ụ ề
ph i tr ?ả ả
1.5 Cho m ch đi n g m: E = 24V, rạ ệ ồ 0 = 0.3 , cung c p cho ph t i đi n tr rấ ụ ả ệ ở t
= 23 qua m t độ ường dây làm b ng đ ng, ti t di n S = 16mmằ ồ ế ệ 2, dài l = 640m, Cho đi n tr su t c a đ ng là: ệ ở ấ ủ ồ Cu = 0,0175 mm2/m
a/ Tính đi n tr c a đệ ở ủ ường dây rd và dũng đi n trong m ch?ệ ạ
b/ Tính đi n áp trên hai c c c a ngu n, c a t i, s t áp trong ngu n và trênệ ự ủ ồ ủ ả ụ ồ
đường dây?
c/ Tính công su t c a ngu n, công su t t i, t n th t công su t trên đấ ủ ồ ấ ả ổ ấ ấ ườ ngdây và bên trong c a ngu n?ủ ồ
1.6 Có 3 t đi n Cụ ệ 1 = 2 F, C2 = 4 F, C3 = 6 F. Hãy xác đ nh đi n dung tị ệ ươ ng
đương c a ba t đó trong hai trủ ụ ường h p:ợ
Trang 231/ Đ u n i ti p các t ?ấ ố ế ụ
2/ Đ u song song các t ?ấ ụ
1.7 Ba bóng đèn có đi n tr R1 = 60ệ ở Ω ; R2 = 120Ω ; R3 = 150Ω ; đ u songấ song, đ t vào đi n áp U = 120V. Tính đi n tr tặ ệ ệ ở ương đương, dòng đi n quaệ
m i bóng trong m ch chính.ỗ ạ
YÊU C U V ĐÁNH GIÁ K T QU H C T PẦ Ề Ế Ả Ọ Ậ
1. N i dung:ộ
+ V ki n th c: ề ế ứ
Ngu n đi n m t chi u và chi u quy ồ ệ ộ ề ề ướ c, dòng đi n m t chi u, đi n áp ệ ộ ề ệ
M t s y u t c u thành m ch đi n ộ ố ế ố ấ ạ ệ
Trang 24GI I M CH ĐI N M T CHI U B NG PHẢ Ạ Ệ Ộ Ề Ằ ƯƠNG PHÁP BI N Đ I Ế Ổ
ĐI N TRỆ Ở
Gi i thi u:ớ ệ
V i các m ch đi n đ n gi n, vi c v n d ng các phép bi n đ i tớ ạ ệ ơ ả ệ ậ ụ ế ổ ương đương
nh đi n tr m c n i ti p, song song; bi n đ i sao tam giác s giúp gi i ư ệ ở ắ ố ế ế ổ ẽ ả
quy t các bài toán m t d dàng. Bài h c này cung c p ki n th c và các k năng ế ộ ễ ọ ấ ế ứ ỹ
c b n đ gi i bài toán v n d ng các phép bi n đ i tơ ả ể ả ậ ụ ế ổ ương đương đã h c.ọ
1.1.1 Đ nh lu t ohm cho m t đo n m ch ị ậ ộ ạ ạ
Cường đ dòng đi n ch y qua đo n m ch có có đi n tr R t l thu n v iộ ệ ạ ạ ạ ệ ở ỉ ệ ậ ớ
hi u đi n th hai đ u đo n m ch và t l ngh ch v i đi n tr ệ ệ ế ầ ạ ạ ỉ ệ ị ớ ệ ở
(2.1)
R U I
Trang 25Hình 2.1: Đo n m ch AB ạ ạ
N u có R và I, hi u đi n th tính nh sau: U = Vế ệ ệ ế ư A VB = I.R (2.2)
I.R: g i là đ gi m th (đ s t th hay s t áp) trên đi n tr ọ ộ ả ế ộ ụ ế ụ ệ ở
Ví d : ụ Khi đ t đi n áp U = 24V vào m t đo n m ch, th y có dòng đi n I = 6Aặ ệ ộ ạ ạ ấ ệ
1.1.2 Đ nh lu t Ohm cho toàn m ch ị ậ ạ
Gi s có m ch đi n không phân nhánh nh hình 2.2ả ử ạ ệ ư
ngu n có s c đi n đ ng E, đi n tr trong là Rồ ứ ệ ộ ệ ở 0
cung c p cho t i có đi n tr là Rấ ả ệ ở
qua m t độ ường dây có đi n tr là Rệ ở d
dòng đi n trong m ch là Iệ ạ
Hình 2.2: M ch đi n không phân nhánh ạ ệ
Áp d ng đ nh lu t Ohm cho t ng đo n m ch ta cóụ ị ậ ừ ạ ạ
Đi n áp trên t i: ệ ả U I.R
Đi n áp trên đệ ường dây: U d I.R d
Đi n áp trên đi n tr trong c a ngu n: ệ ệ ở ủ ồ U0 I R0
R I U
Trang 26R I R R R I U U U
E R
E
I
0 (2.3)Trong đó : R n R d R : là đi n tr m ch ngoàiệ ở ạ
V y: “Dòng đi n trong m ch t l v i s c đi n đ ng c a ngu n và t l ngh chậ ệ ạ ỷ ệ ớ ứ ệ ộ ủ ồ ỷ ệ ị
v i đi n tr tớ ệ ở ương đương c a toàn m ch”ủ ạ
R R
E R
E I
d
10 1 22 1 , 0
231 0
Đi n áp đ t vào t i:ệ ặ ả
V R
I
Đi n áp r i trên đệ ơ ường dây:
V R
I
Đi n áp r i trên đi n tr trong c a ngu n:ệ ơ ệ ở ủ ồ
U0 I.R0 10 0 , 1 1V
1.2 Công su t và đi n năng trong m ch m t chi uấ ệ ạ ộ ề
N i ngu n đi n F có s.đ.đ E và có đi n tr trong Rố ồ ệ ệ ở 0 v i m t t i đi n tr R. ớ ộ ả ệ ở
20 F
A
R UE
0
R
Trang 27Hình 2.3: Ngu n có đi n tr trong ồ ệ ở
Dưới tác d ng c a l c trụ ủ ự ường ngoài c a ngu n đi n F, các đi n tích liên t củ ồ ệ ệ ụ chuy n đ ng qua ngu n và m ch ngoài (t i) t o thành dòng đi n I. Khi đó, côngể ộ ồ ạ ả ạ ệ
c a trủ ường ngoài cũng là công c a ngu n đi n đ di chuy n đi n tích Q quaủ ồ ệ ể ể ệ ngu n là: ồ AF E.Q E.I.t
Theo đ nh lu t b o toàn và bi n hoá năng lị ậ ả ế ượng, công c a ngu n s bi nủ ồ ẽ ế
đ i thành các d ng năng lổ ạ ượng khác các ph n t c a m ch. C th đâyở ầ ử ủ ạ ụ ể ở chính là t i R và Rả 0 c a ngu n.ủ ồ
G i đi n áp t i hai đi m A và B là ọ ệ ạ ể ϕA và ϕB
B A
Năng lượng do đi n tích Q th c hi n khi qua đo n m ch AB s là:ệ ự ệ ạ ạ ẽ
t I U Q U
A . (2.4)Còn m t ph n năng lộ ầ ượng s tiêu tán bên trong ngu n dẽ ồ ướ ại d ng nhi t:ệ
t I U t I U E t I U t I E A A
A0 F . 0 . (2.5)Trong đó: U0 E U : Hi u đi n th gi a s c đi n đ ng ngu n v i đi n ápệ ệ ế ữ ứ ệ ộ ồ ớ ệ trên hai c c c a nó g i là đi n áp giáng (s t áp) bên trong ngu nự ủ ọ ệ ụ ồ
T đó, ta có phừ ương trình cân b ng s c đi n đ ng trong m ch:ằ ứ ệ ộ ạ
t A P
Trang 28Nh v y: Công su t P là t c đ th c hi n công theo th i gianư ậ ấ ố ộ ự ệ ờ
(2.8)
Đ n v : ơ ị U : Volt (V)
I : ampe (A)
P : Watt (W), V A W
Trong m ch đi n, m t ph n t có th nh n năng lạ ệ ộ ầ ử ể ậ ượng ho c phát năng lặ ượng.
p = u.i > 0 nhánh nh n năng lậ ượng
Nhi t lệ ượng t a ra trên v t d n khi có dòng đi n ch y qua:ỏ ậ ẫ ệ ạ
Q = I2.R.t (J) = 0.24 I2.R.t (Cal) (2.9)
Bi u th c này do nhà bác h c Jun ngể ứ ọ ười Anh và nhà bác h c Lenx ngọ ơ ười Pháp xác l p.ậ
N i dung đ nh lu t: ộ ị ậ Nhi t l ệ ượ ng t a ra t m t v t d n khi có dòng đi n ch y ỏ ừ ộ ậ ẫ ệ ạ qua t l thu n v i bình ph ỷ ệ ậ ớ ươ ng c ườ ng đ dòng đi n, v i đi n tr v t d n và ộ ệ ớ ệ ở ậ ẫ
th i gian dòng đi n ch y qua ờ ệ ạ
Tác d ng nhi t c a dòng đi n đụ ệ ủ ệ ượ ức ng d ng đ ch t o các d ng c đ tụ ể ế ạ ụ ụ ố nóng b ng dòng đi n nh : Đèn s i đ t, bàn là, b p đi n, m hàn, n i c m đi nằ ệ ư ợ ố ế ệ ỏ ồ ơ ệ
R I R
U I U t
t I U t A
Trang 29v.v … M t khác nó cũng có th làm cháy h ng cách đi n, làm gi m tu i th c aặ ể ỏ ệ ả ổ ọ ủ máy đi n và thi t b đi n.ệ ế ị ệ
2 Gi i m ch đi n b ng phả ạ ệ ằ ương pháp bi n đ i đi n tr ế ổ ệ ở
Ph ng pháp bi n đ i đi n tr ch y u dùng đ gi i m ch đi n có m t ngu n.ươ ế ổ ệ ở ủ ế ể ả ạ ệ ộ ồDùng các phép bi n đ i tế ổ ương đương ,đ a m ch đi n phân nhánh v m ch đi nư ạ ệ ề ạ ệ không phân nhánh và do đó có th tính dòng ,áp b ng đ nh lu t ôm. Ngoài ra cònể ằ ị ậ dùng ph i h p v i các phố ợ ớ ương pháp khác đ đ n gi n hóa s đ làm cho vi cể ơ ả ơ ồ ệ
N u các đi n tr m c song song thì xác đ nh đi n tr tế ệ ở ắ ị ệ ở ương đươ ng
Trang 30N u đ u sao, tam giác thì tùy vào m ch đ v n d ng công th c bi n ế ấ ạ ể ậ ụ ứ ế
đ i sao tam giác ho c tam giác – sao (1.7), (1.8), (1.9),(1.10) đ giúp ổ ặ ể
cho m ch đi n đ n gi n h n.ạ ệ ơ ả ơ
B ướ c 2:
Ap d ng đinh lu t ôm cho m ch không phân nhánh tìm ra dòng đi n quaụ ậ ạ ệ ngu n, cũng là dòng đi n m ch chính .ồ ệ ạ
m m m
U
I = R
Gi i: ả
Đi n tr tệ ở ương đương c a ba bóng: ủ
6,3119
600150
.120.60
60.150150.120120
60
1 3 3 2 2
1
3 2 1
R R R R R
R
R R R
R
Dòng đi n qua m i bóng: ệ ỗ
Trang 31A R
a) Tính đi n tr t i 2 đi m A và Bệ ở ạ ể
b) Tính cường đ dòng đi n qua m i đi n trộ ệ ỗ ệ ở
c) Tính đi n áp trên m i đi n tr và đi n áp gi a hai đi m A và Cệ ỗ ệ ở ệ ữ ể
1 1 1 1
R R R
R t
Vì R1 = R2 = R3 nên: 10
3
30 1
n
R
R t
Đi n tr c a toàn m ch: ệ ở ủ ạ R R t R4 10 15 25
Trang 32I I I
I 1 2 3 3 1 3 0 , 5 1 , 5c) Đi n áp trong đo n m ch song song:ệ ạ ạ
V R
I U U
U1 2 3 1. 1 0 , 5 30 15
Đi n áp trên đi n tr Rệ ệ ở 4:
V R
I
U4 . 4 1 , 5 15 22 , 5
Đi n áp trong toàn m ch chính: ệ ạ
V R
I
U 1 , 5 25 37 , 5Hay: U U1 U4 15 22 , 5 37 , 5 V
CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ
2.1 : Cho m ch đi n có đi n áp ngu n là U = 218V cung c p cho t i có dòngạ ệ ệ ồ ấ ả
đi n ch y qua là I = 2,75A, trong th i gian 3 gi Bi t giá ti n đi n làệ ạ ờ ờ ế ề ệ 500đ/1kWh. Tính công su t ti u th c a t i, đi n năng tiêu th và ti nấ ệ ụ ủ ả ệ ụ ề
ph i tr ?ả ả
2.2: Cho m ch đi n g m: E = 24V, rạ ệ ồ 0 = 0.3 , cung c p cho ph t i đi n tr rấ ụ ả ệ ở 1 =
23 qua m t độ ường dây làm b ng đ ng, ti t di n S = 16mmằ ồ ế ệ 2, dài l = 640m, Cho đi n tr su t c a đ ng là: ệ ở ấ ủ ồ Cu = 0,0175 mm2/m
1/ Tính đi n tr c a đệ ở ủ ường dây rd và dòng đi n trong m ch?ệ ạ
2/ Tính đi n áp trên hai c c c a ngu n, c a t i, s t áp trong ngu n và trênệ ự ủ ồ ủ ả ụ ồ
Trang 33A C
2.4: Đ có đi n tr t ng đ ng 150 ể ệ ở ươ ươ , người ta đ u song song hai đi n tr ấ ệ ởR1=330 và R2. Tính R2?
2.5: Cho m ch đi n nh Hình 2.5 ạ ệ ư Bi t E = 4,4 V, Rế 2 = 60 , R3 = 120 , R4 = 8 ,
Trang 34 Gi i bài t p c b n v n d ng đ ả ậ ơ ả ậ ụ ượ c các phép bi n đ i t ế ổ ươ ng đ ươ ng và các
Phương pháp x p ch ng dòng đi n đế ồ ệ ượ ử ục s d ng khi trong m ch có nhi u ạ ề
ngu n tác đ ng. Bài h c này s cung c p ki n th c và k năng đ gi i bài toán ồ ộ ọ ẽ ấ ế ứ ỹ ể ả
có nhi u ngu n tác đ ng s d ng phề ồ ộ ử ụ ương pháp x p ch ng dòng đi n.ế ồ ệ
Trang 35Ph ng pháp x p ch ng có th s d ng đ xác đ nh dòng đi n trongươ ế ồ ể ử ụ ể ị ệ
m ch có nhi u ngu n đi n. Dòng đi n qua m i nhánh b ng t ng đ i s các dòngạ ề ồ ệ ệ ỗ ằ ổ ạ ố
đi n qua nhánh do tác d ng riêng r c a t ng s.đ.đ.ệ ụ ẽ ủ ừ
Nguyên lý x p ch ng đế ồ ượ ức ng d ng đ nghiên c u m ch đi n có nhi uụ ể ứ ạ ệ ề ngu n tác d ngồ ụ
* Các bước th c hi n b ng phự ệ ằ ưưong pháp x p ch ngế ồ
Bước 1: Thi t l p s đ đi n ch có m t ngu n tác đ ngế ậ ơ ồ ệ ỉ ộ ồ ộ
Bước 2: Tính dòng đi n và đi n áp trong m ch ch có m t ngu n tác đ ngệ ệ ạ ỉ ộ ồ ộ
Bước 3: Thi t l p s đ m ch đi n cho ngu n ti p theo, l p l i các bế ậ ơ ồ ạ ệ ồ ế ặ ạ ước 1 và 2 cho m i ngu n tác đ ngỗ ồ ộ
Bước 4: X p ch ng các k t qu tính dòng đi n, đi n áp c a m i nhánh do cácế ồ ế ả ệ ệ ủ ỗ ngu n tác đ ng riêng r ồ ộ ẽ
2 Bài t p v n d ngậ ậ ụ
Cho m ch đi nnh hình 3.1 Gi i b ng phạ ệ ư ả ằ ương pháp x p ch ng dòng đi n ế ồ ệ
Cho bi t: Eế 1 = 125V; E2 = 90V; R1 = 3Ω; R2 = 2Ω; R3 = 4Ω. Tìm dòng đi n trongệ các nhánh và đi n áp đ t vào t i Rệ ặ ả 3
Trang 36
4 2
3 2
3 2
23 R R
R R R
Dòng đi n trong m ch ệ ạ E1:
A R
R
E
333 , 1 3
125
23 1
1 '
1
A R
R
R I
4 2
4 85 , 28
3 2
3 ' 1
'
2
A R
R
R I
4 2
2 85 , 28
3 2
2 ' 1
4 3
2 1
2 1
12 R R
R R R
Dòng đi n trong m ch ệ ạ E2:
A R
R
E
714 , 1 2
90
13 1
2
"
2
A R
R
R I
4 3
4 23 , 24
3 1
R
R I
4 3
3 85 , 28
3 1
Trang 37I " 28 , 85 13 , 85 15
1
' 1 1
A I
I
I " 24 , 23 19 , 23 5
2
' 2 2
A I
I
I " 9 , 62 10 , 38 0 , 76
3
' 3 3
CÂU H I VÀ BÀI T PỎ Ậ
3.1 Cho m ch đi n nh hình 3.3 bi t Eạ ệ ư ế 1 =4,5 V , E5=7V , R1 =470Ω ,R2 = 680Ω,
R3 =330Ω, R4 =1000Ω, R5 =100Ω .Tìm dòng đi n trong các nhánh b ng phệ ằ ươ ng
Trang 383.3: Cho m nh đi n nh hình 3.4. Bi t Eạ ệ ư ế 1= 20 V, E2 = 20V, R1=R2=1 , R3 = 9
Hãy tìm dòng đi n trong các nhánh m ch b ng phệ ạ ằ ương pháp x p ch ngế ồ dòng đi n?ệ
Hình 3.4: Minh h a bài t p 3.3 ọ ậ
YÊU C U V ĐÁNH GIÁ K T QU H C T PẦ Ề Ế Ả Ọ Ậ
1. N i dung:ộ
+ V ki n th c: ề ế ứ
phân tích được các bước gi i m ch b ng phả ạ ằ ương pháp x p ch ng dòngế ồ
đi n và ph m vi ng d ng c a phệ ạ ứ ụ ủ ương pháp
Trang 39Được đánh giá b ng hình th c ki m tra vi t, tr c nghi m ằ ứ ể ế ắ ệ
BÀI 4
GI I M CH ĐI N B NG PHẢ Ạ Ệ Ằ ƯƠNG PHÁP DÒNG ĐI N M CH NHÁNHỆ Ạ
Gi i thi u:ớ ệ
Bài toán phân tích hay t ng h p, c s c a vi c gi i m ch có thông s t p trungổ ợ ơ ở ủ ệ ả ạ ố ậ
v n là hai đ nh lu t Kirchhoff 1 và 2. ẫ ị ậ
Đ nh lu t K1: ị ậ ch rõ m i liên h gi a các dòng đi n m t nút, nó nói lên tínhỉ ố ệ ữ ệ ở ộ
Trình bày được các đ nh nghĩa,ị các bi u th c c a đ nh lu t Kirhooff.ể ứ ủ ị ậ
V n d ng linh ho t các đ nh lu t Kirhooff trong gi i m ch đi n m t chi u.ậ ụ ạ ị ậ ả ạ ệ ộ ề
Trang 40Trong đó, ta có th quy ể ướ Các dòng đi n có chi u dc: ệ ề ươ ng đi vào nút thì l y ấ
d u +, còn đi ra kh i nút thì l y d u –. Ho c có th l y d u ng ấ ỏ ấ ấ ặ ể ấ ấ ượ ạ c l i.
Có th phát bi u đ nh lu t K1 dể ể ị ậ ướ ại d ng: T ng các dòng đi n có chi u d ổ ệ ề ươ ng
đi vào m t nút b t k thì b ng t ng các dòng đi n có chi u d ộ ấ ỳ ằ ổ ệ ề ươ ng đi ra kh i nút ỏ
V i m ch đi n có d nút thì ta ch vi t đớ ạ ệ ỉ ế ược (d1) phương trình K1 đ c l p v iộ ậ ớ nhau cho (d1) nút. Phương trình K1 vi t cho nút còn l i có th đế ạ ể ược suy ra từ (d1) phương trình K1 trên
Ví d 1ụ : Ta xét 1 nút c a m ch đi n g m có 1 s dòng đi n đi t i nút A và cũngủ ạ ệ ồ ố ệ ớ
có 1 s dòng đi n r i kh i nút Aố ệ ờ ỏ