Đề cương bài giảng môn Kỹ thuật điện tử (Dùng cho trình độ Cao Đẳng, Trung Cấp)

Bài giảng gồm có những nội dung chính sau: Linh kiện thụ động, mạch điện, cơ cấu đo, đo lường bằng máy hiện sóng, linh kiện bán dẫn, thực tập hàn, transistor BJT, mạch ổn áp, transistor UJT, linh kiện nhiều tiếp giáp, khuếch đại thuật toán, mạch dao động dùng IC, họ vi mạch ổn áp 3 chân, vẽ sơ đồ nguyên lý, thiết kế mạch in trên máy tính.

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔN:

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

(Dùng cho trình độ Cao Đẳng, Trung Cấp )

GVBS: NGUYỄN NGỌC LINH

TPHCM, tháng 03 năm 2018

2

R1 R

R1 R

Bài 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

* Cấu tạo điện trở than : là loại điện trở được sử dụng nhiều nhất trong các mạch điện

Điện trở than dùng bột than ép lại dạng thanh, được bao bọc bởi một lớp cách điện

* Ký hiệu– Hình dáng điện trở:

* Phân loại điện trở

+Phân loại dựa trên công suất, thì điện trở thường được chia làm 3 loại:

- Điện trở công suất nhỏ

- Điện trở công suất trung bình

- Điện trở công suất lớn

Tuy nhiên, do ứng dụng thực tế và do cấu tạo riêng của các vật chất tạo nên điện trở nên thông thường, điện trở được chia thành 2 loại:

- Điện trở: là các loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ hay là các điện trở chỉ cho phép các dòng điện nhỏ đi qua

- Điện trở công suất: là các điện trở dùng trong các mạch điện tử có dòng điện lớn đi qua hay nói cách khác, các điện trở này khi mạch hoạt động sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng khá lớn

Chính vì thế, chúng được cấu tạo nên từ các vật liệu chịu nhiệt

+Phân loại dựa trên cấu tạo như: điện trở than, điện trở màng kim loại, điện trở dây

quấn…

+Phân loại dựa trên công dụng: biến trở, nhiệt trở, quang trở…

b Điện trở dây quấn:

Trị số của điện trở than được ghi bằng các vòng màu theo qui ước của Hoa Kỳ

Bảng qui ước về màu sắc điện trở :

Màu Vòng số 1,2,3 Vòng số 4

(Nhân lũy thừa của

10 )

Vòng số 5 (Sai số) (%)

Vòng số 6 (0C) (khả năng chịu nhiệt)

Vòng số 3 : Nhân lũy thừa của 10

và luôn luôn có sai số là 20%

5 +

d Loại 6 vòng màu : là loại điện trở có độ chính xác cao, có cho biết tham số nhiệt thay

đổi đơn vị phần triệu cho 10C

1.2.3 Cách mắc điện trở

a Mắc nối tiếp : cách này làm tăng trị số điện trở và tăng công suất tiêu tán

Theo định luật Ohm:

Ta có :

6

U

R2 I2

+

R1 I1

I

Vậy tổng điện thế trên 2 điện trở chính là điện thế nguồn:

U = U1 + U2 = I (R1 + R2) = I.R Vậy R = R1 + R2 là điện trở tương đương của mạch

Suy ra : PR = PR1 +PR2 (do P = I2.R ) là công suất tiêu tán trong mạch

Vậy khi sử dụng điện trở phải biết 2 đặc trưng kỹ thuật của điện trở là trị số và công suất tiêu tán trên nó

b Mắc song song : cách này làm tăng công suất tiêu tán nhưng giảm trị số điện trở

Theo định luật Ohm:

Ta có :

Vậy tổng điện thế trên 2 điện trở chính là điện thế nguồn:

I = I1 + I2 = U (1/R1 +1/ R2) Vậy :

.R2R1





R

• Công suất danh định :

Là công suất tiêu tán trên điện trở mà điện trở có thể chịu đựng được trong thời gian

dài, không quá nóng làm thay đổi trị số điện trở

1.3.2 Nhiệt trở : (Th- Thermistor)

Là loại điện trở có trị số thay đổi theo nhiệt độ

• Ký hiệu :Rth

Rth

• Phân loại : có 2 loại :

- PTC (Positive Temperature Coefficient) : nhiệt trở có hệ số dương là loại nhiệt trở có nhiệt độ và trị số điện trở tỉ lệ thuận với nhau

- NTC (Negative Temperature Coefficient) : nhiệt trở có hệ số âm là loại nhiệt trở có nhiệt

độ và trị số điện trở tỉ lệ nghịch với nhau

Trịsố của nhiệt trở ghi trong sơ đồ là trị số đo được ở 250 C

• Ứng dụng :

-Nhiệt trở thường được dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống tự động điều khiển theo nhiệt độ

1.3.3 Quang trở (Photo Resistor) :

• Cấu Tạo : thường được chế tạo từ chất sunfur Cadmium nên trên ký hiệu thường ghi CdS

• Đặc điểm : Quang trở có trị số điện trở lớn hay nhỏ tuỳ thuộc cường độ sáng chiếu vào nó Độ chiếu sáng càng mạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ và ngược lại

Điện trở khi bị che tối : vài trăm K đến vài M

Điện trở khi bị chiếu sáng : vài trăm  đến vài K

8

Quang trở thường dùng trong các mạch tự động điều khiển bằng ánh sáng, mạch báo động

• Ký hiệu, hình dáng : CdS

Ký hiệu :

Hình dáng

Mạch ứng dụng: : mạch chiếu sáng đèn đường

1.3.4 Điện trở cầu chì (Fusistor):

Đặc điểm, ứng dụng :

-Điện trở cầu chì có trị số rất nhỏ khoảng vài 

-Khi có dòng điện qua lớn hơn trị số cho phép thì điện trở sẽ nóng lên và đứt

-Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải như các cầu chì của hệ thống điện nhà nhưng được dùng trong các mạch điện tử để bảo vệ cho mạch nguồn hay các mạch có dòng tải lớn,…

1.3.5 Điện trở tuỳ áp (VDR-Voltage Dependent Resistor)

• Hình dáng : giống như điện trở nhưng nặng như kim loại

• Đặc điểm :

Là loại điện trở có trị số thay đổi theo điện áp đặt vào 2 cực

Khi điện áp giữa hai cực ở dưới trị số qui định thì VDR có trị số điện trở rất lớn coi như

hở mạch Khi điện áp giữa hai cực tăng cao quá mức qui định thì VDR có trị số giảm xuống còn rất thấp coi như ngắn mạch

9

2 Tụ điện

2.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo

2.1.1 Cấu tạo, ký hiệu

a Cấu tạo :

Tụ điện gồm có 2 bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau, ở giữa là một lớp chất cách điện gọi là điện môi Chất cách điện thông dụng để làm điện môi trong tụ điện là giấy, dầu, mica, không khí…

2.1.2 Phân loại: Tụ điện được chia làm 2 loại chính :

a.Tụ có phân cực tính dương –âm

b.Tụ không phân cực tính

2.2 Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện

2.2.1 Cách đọc tụ điện

Tụ điện có đơn vị là F nhưng trong thực tế đơn vị này là rất lớn vì vậy ta ít gặp mà ta

thường gặp các ước số của nó đó là: F , nF, pF

1F = 106 F

+ F  : -Nếu  1 F  người ta thường ghi trực tiếp: 10 F  , 100 F

- Nếu  1 F người ta ghi kí hiệu bằng dấu chấm ở trước chữ số:

VD: • 01 = 0,01 F  ; • 47 = 0,47 F

+ nF: Người ta ghi trực tiếp: 22nF, 24nF

+ pF: Ngoài hai đơn vị trên ra còn lại là pF

VD: 103K = 10.103 pF  10%

- Chữ số chỉ trị số điện dung của tụ

+Hai chữ số đầu là số tự nhiên thứ nhất, thứ hai +Chữ số thứ ba chỉ số số 0 bên phải thêm vào

Vậy ghép nối tiếp tụ điện sẽ cho ra tụ có điện dung nhỏ hơn và

điện áp làm việc lớn hơn

b Mắc song song :

Điện dung tương đương : Ctđ = C1 + C2

Giả sử C1 = C2 thì Ctđ = 2.C1 =2.C2

Vậy ghép nối tiếp tụ điện sẽ cho ra tụ có điện dung lớn hơn và

điện áp làm việc bằng nhau

Vì đây là loại tụ có phân cực tính dương âm nên khi sử dụng phải lắp đúng cực tính , điện thế làm việc nhỏ hơn 500V

Thông thường, khi chọn các loại tụ hóa này người ta thường chọn các loại tụ có giá trị điện áp lớn hơn các giá trị điện áp đi qua tụ để đảm bảo tụ hoạt động tốt và đảm bảo tuổi thọ của

tụ hóa

12

- Giá trị thứ 1 là số hàng chục

- Giá trị thứ 2 là số hàng đơn vị

- Giá trị thứ 3 là số số không nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2 Giá trị của

tụ được đọc theo chuẩn là giá trị pico Fara (pF)

- Chữ cái đi kèm sau cùng đó là chỉ giá trị sai số của tụ

-Kết thúc là số 0 thì trị số dung lượng chính là dãy số đó

-Kết thúc là số khác 0 thì đọc như điện trở

VD : 332 = 33.102 pF = 3300 pF

102=1000pF = 1nF 272J=2700pF=2,7nF v sai số l 5%

+Nếu đơn vị là nF thì được ghi trực tiếp lên tụ

Các loại tụ nhỏ thường không phân cực Các loại tụ này thường chịu được các điện áp cao

mà thông thường là khoảng 50V hay 250V

Các loại tụ không phân cực này có rất nhiều loại và có rất nhiều các hệ thống chuẩn đọc

giá trị khác nhau

13

Nâu-Đen-cam-đen-đỏ =10000pF= 10nF= 0.01 F

Các loại tụ nhỏ thường không phân cực Các loại tụ này thường chịu được các điện áp cao mà thông thường là khoảng 50V hay 250V Các loại tụ không phân cực này có rất nhiều loại và có rất nhiều các hệ thống chuẩn đọc giá trị khác nhau Đỏ-đỏ-vàng –đen-đỏ(Dải đỏ rộng/vàng)= 22.104pF

= 220nF=0.22 F

Sử dụng chủ yếu trên các tụ loại polyester trong rất nhiều năm Hiện nay các loại

tụ này đã không còn bán trên thị trường nữa nhưng chúng vẫn tồn tại trong khá nhiều các mạch điện tử cũ Màu được định nghĩa cũng tương tự như đối với màu trên điện trở 3 màu trên cùng lần lượt chỉ giá trị tụ tính theo pF, màu thứ 4 là chỉ dung sai và màu thứ 5 chỉ ra giá trị điện áp

f Tụ Polyester

Ngày nay, loại tụ này cũng hiếm khi được sử dụng Giá trị của các loại tụ này thường được in ngay trên tụ theo giá trị pF Tụ này có một nhược điểm là dễ bị hỏng do nhiệt hàn nóng Chính vì thế khi hàn các loại tụ này người ta thường có các kỹ thuật riêng để thực hiện hàn, tránh làm hỏng tụ

Tụ polyester

g Tụ điện biến đổi

Tụ điện biến đổi thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio và chúng thường được gọi là tụ xoay Chúng thường có các giá trị rất nhỏ, thông thường nằm trong khoảng từ 100pF đến 500pF

Tụ xoay

Rất nhiều các tụ xoay có vòng xoay ngắn nên chúng không phù hợp cho các dải biến đổi rộng như là điện trở hoặc các chuyển mạch xoay Chính vì thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các mạch định thời hay các mạch điều chỉnh thời gian thì người ta thường thay các tụ xoay bằng các điện trở xoay và kết hợp với 1 giá trị tụ điện xác định

2.3.2 Ứng dụng

a Tụ dẫn điện tần số cao :

Dung kháng của tụ tỉ lệ nghịch với tần số f của dòng điện

Ở tần số cao thì dungkháng Xc càng nhơ nên dòng điện qua dễ dàng Tín hiệu âm thanh bổng (tress) có tần số cao được đến loa bổng, âm thanh trầm có tần số thấp bị chặn ở tụ nên xuất

3.1.1 Xác định trị số các điện trở dựa vào vòng màu :

+Nâu đen đỏ vàng kim :

 1 /  1 / 2

104J

50 50v

Lõi không khí Lõi sắt bụi Lõi sắt lá

(cho tần số rất cao) ( cho tần số cao) ( cho tần số thấp)

c Hình dáng:

Cuộn cảm lõi Ferit Cuộn cảm lõi không khí

Cuộn cảm có lõi điều chỉnh Cuộn cảm có điện cảm thay đổi

Cuộn cảm có điện cảm không đổi

Khi cuộn cảm có lõi từ thì cường độ từ trường lớn hơn rất nhiều so với cuộn cảm không

có lõi Hệ số từ thẩm tương đối của vật liệu làm lõi là tỉ số giữa từ trường khi có lõi và khi không

4.2 Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm

a Cách đọc trị số điện cảm:

* Đọc theo vòng màu: Cuộn dây cũng sử dụng nguyên tắc ghi vạch màu như điện trở

Cách đọc như đọc điện trở Tuy nhiên đơn vị của cuộn dây là  H

* Đọc theo chấm màu:

Chấm màu nhỏ thứ nhất: số thứ nhất Chấm màu nhỏ thứ hai: số thứ hai Chấm màu lớn: hệ số nhân ( lũy thừa của 10)

a Khái niệm :MBA là linh kiện (thiết bị) để tăng hoặc giảm điện thế (hay cường độ) của

các dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số

b Cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động:

*Cấu tạo :gồm 2 hay nhiều cuộn dây tráng sơn cách điện quấn chung quanh 1 lõi thép

Lõi thép (mạch từ) của biến áp có thể là các lá thép, loại sắt lá, sắt bụi,… được ghép thành hình khối; có trường hợp là lõi không khí

Cuộn dây nhận dòng xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp

Cuộn lấy dòng xoay chiều ra gọi là cuộn thứ cấp(cuộn nối với tải)

Cuộn dây thực chất là dây quấn bằng đồng hoặc nhôm, có tiết diện hình tròn hay hình chữ nhật, có bọc cách điện bằng sợi coton hay sơn cách điện hoặc các vật liệu cách điện khác

Cuộn cảm

Giữa dây quấn và lõi thép, giữa cuộn sơ và thứ cấp đều có cách điện

Tùy theo chức năng, yêu cầu kỹ thuật, công suất, môi trường mà máy biến áp có thêm các

bộ phận hỗ trợ như sứ cách điện, ống bảo hiểm, thùng máy tản nhiệt,…

a Khái niệm:Loa là dụng cụ điện thanh, có tác dụng biến đổi năng lượng dòng âm tần

thành năng lượng âm thanh Loa có vai trò quan trọng trong ngành điện tử

Gồm nam châm vĩnh cữu hình trụ rỗng, ở giữa có trụ sắt non tạo thành với nam châm khe

từ mạch Màng loa gắn dính vào sườn loa và đầu kia gắn chặt vào cuộn dây loa và được định vị bởi màng nhện Màng loa nhún nhẹ nhờ các nếp nhăn ở màng loa Mũi loa dùng che bụi vào khe

* Nguyên lý hoạt động:Cuộn dây động của loa nằm trong từ trường của nam châm

Khi cho dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây của loa thì trong nó sinh ra một từ trường biến đổi Cuộn dây động nằm trong từ trường biến đổi thì sẽ di chuyển dọc theo khe từ , làm cuộn dây hướng xuống(bị kéo xuống) hoặc hướng lên(cuộn dây bị nén)

LS1

SPEAKER

MICROPHONE

1 2

KL : Dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây loa thì cuộn dây loa sẽ bị kéo xuống hay kéo lên theo tần số âm tần Rung động này truyền sang màng loa làm màng loa rung động cùng tần

số, nhờ vậy tai ta nghe được tần số âm tần do loa phát ra.Loa điện động có trở kháng thấp, thường từ 4  8, cao nhất là 56

Loa điện động có chất lượng âm thanh cao, đáp tuyến tần số rất rộng

4.3.3 Micro phone

a Khái niệm:Là dụng cụ điện thanh, có tác dụng biến đổi năng lượng của các dao động âm

tần Dạng của dao động âm tần lấy ra từ hai đầu ra của microphone phải giống hệt dạng của dao động âm thanh đưa tới microphone

Khi nói sẽ tác động lên màng microphone Màng

microphone rất mỏng nên rung động dễ dàng, làm cho cuộn dây rung động theo và di chuyển trong khe từ , nhờ vậy tạo ra sức điện động cảm ứng âm tần ở hai đầu cuộn dây Điện áp âm tần lấy ra ở 2 đầu cuộn dây có tần số và cường độ phù hợp với âm thanh tác động lên màng microphone

Microphone kiểu điện động có đặc tính tần số tốt, độ nhạy không cao lắm nhưng chịu được nhiệt độ, độ ẩm và va chạm

Bài 2: MẠCH ĐIỆN

I MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU:

§2.1.KHÁI NIỆM CHUNG:

2.1.1.Định Nghĩa Về Mạch Điện:

- Mạch điện: là một hệ thống gồm các thiết bị điện, điện tử ghép lại Trong đó xảy ra các quá

trình truyền đạt, biến đổi năng lượng hay tín hiệu điện từ đo bởi các đại lượng dòng điện, điện áp 2.1.2.Kết Cấu Hình Học Của Mạch Điện:

- Nhánh: là 1 đoạn mạch gồm những phần tử ghép nối tiếp nhau, trong đó có cùng 1 dòng điện chạy thông từ đầu nọ đến đầu kia

- Nút: là giao điểm gặp nhau của 3 nhánh trở lên

- Vòng (mạch vòng): là một lối đi khép kín qua các nhánh

Ví dụ 1.1: Cho mạch điện như hình vẽ (1-1) Hãy cho biết mạch điện trên có bao nhiêu

nhánh, bao nhiêu nút và bao nhiêu vòng?

Giải

Mạch điện trên gồm :

❖ 3 nhánh:

Nhánh 1: gồm phần tử R1 mắc nối tiếp với nguồn E1

Nhánh 2: gồm phần tử R2 mắc nối tiếp nguồn E2

Ví dụ 1.2: Cho mạch điện như hình (1-2)

Hãy cho biết mạch điện trên có bao nhiêu nhánh, bao nhiêu nút và bao nhiêu vòng?

Giải Mạch điện trên gồm:

❖ 6 nhánh:

Nhánh 1: gồm phần tử R1 mắc nối tiếp với nguồn E1

Nhánh 2: gồm phần tử R2 mắc nối tiếp nguồn E2

Mạch điện có 2 phần tử chính đó là nguồn điện và phụ tải

- Nguồn điện: là các thiết bị điện dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác sang điện năng, ví dụ như pin, ắc qui (năng lượng hóa học), máy phát điện (năng lượng cơ học)…

- Phụ tải: là thiết bị điện biến điện năng thành các dạng năng lượng khác Trên sơ đồ chúng thường được biểu thị bằng một điện trở R

- Dây dẫn: là dây kim loại dùng để nối từ nguồn đến phụ tải

§2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN:

2.2.1.Dòng Điện:

Dòng điện là dòng các điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của điện trường

Qui ước: Chiều dòng điện hướng từ cực dương về cực âm của nguồn hoặc từ nơi có điện thế cao

đến nơi có điện thế thấp

Cường độ dòng điện I là đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng điện Cường độ dòng

điện được tính bằng lượng điện tích chạy qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong một đơn vị thời gian

dq

I Đơn vị của dòng điện là ampe (A)

Bản chất dòng điện trong các môi trường :

- Trong kim loại: lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại có rất ít electron, chúng liên kết

rất yếu với các hạt nhân và dễ bật ra thành các electron tự do Dưới tác dụng của điện trường các electron tự do này sẽ chuyển động có hướng tạo thành dòng điện

- Trong dung dịch: các chất hoà tan trong nước sẽ phân ly thành các ion dương tự do và các

ion âm tự do Dưới tác dụng của điện trường các ion tự do này sẽ chuyển động có hướng tạo nên dòng điện

- Trong chất khí: khi có tác nhân bên ngoài (bức xạ lửa, nhiệt…) tác động, các phần tử chất

khí bị ion hoá tạo thành các ion tự do Dưới tác dụng của điện trường chúng sẽ chuyển động tạo thành dòng điện

2.2.2 Điện Áp:

Điện áp là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích lũy năng lượng của dòng điện Trong mạch điện, tại các điểm đều có một điện thế  nhất định Hiệu điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp U

Ta có: UAB = A - B Trong đó: A: điện thế tại điểm A

B:điện thế tại điểm B

UAB: hiệu điện thế giữa A và B

Qui ước: Chiều điện áp là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp

Đơn vị điện áp là vôn (V) Ký hiệu: U, u(t)

2.2.3 Công suất:

Công suất P là đại lượng đặc trưng cho khả năng thu và phát năng lượng điện trường của

đòng điện Công suất được định nghĩa là tích số của dòng điện và điện áp:

- Nếu dòng điện và điện áp cùng chiều thì dòng điện sinh công dương P > 0 (phần tử đó

haáp thuï năng lượng)

- Nếu dòng điện và điện áp ngược chiều thì dòng điện sinh công âm P < 0 (phần tử đó phát

năng lượng)

Đơn vị công suất là watt (W) Đối với mạch điện xoay chiều, công thức tính công suất tác dụng như sau

φcos.I.U

P 

Trong đó: U : là điện áp hiệu dụng

I : là dòng điện hiệu dụng

cos là hệ số công suất, với  =  u -  i (với u là góc pha đầu của điện áp và i

là góc pha đầu của dòng điện)

§2.3 CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN:

2.3.1 Điện trở R: đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng

Ký hiệu: R

hoặc Đơn vị:  (ohm)

Điện cảm L: đặc trưng cho khả năng tạo nên từ trường của phần tử mạch điện

-Tính chất: gọi I là dịng điện đi qua cuộn dây

u: là điện áp đặt giữa 2 đầu cuộn dây

di/dt: chỉ sự biến thiên của dịng điện theothời gian

• Tính chất: từ cơng thức (1-4)  Điện áp giữa 2 đầu cuộn dây tỉ lệ với sự biến thiên của dịng điện theo thời gian

• Lưu ý: Trong mạch điện 1 chiều thì điện áp giữa 2 đầu mạch điện bằng 0 Trong mạch điện 1

chiều nếu đặt cuộn dây thì coi như mạch bị nối tắt

Gọi u là điện áp đặt giữa 2 đầu của tụ điện

Ta cĩ: q= c.u ; trong đĩ: q: là điện tích trên tụ

dt

du c dt

dq





i dt

dq

dt

du c

+ Nguồn áp điều khiển nguồn áp: (Nguồn áp phụ thuộc áp)

Ký hiệu: VCVS (Voltage control voltage source)

Phần tử này phát ra điện áp U2 phụ thuộc vào điện áp U1 (Khi U1 thay đổi thì điện áp U2

thay đổi theo) theo biểu thức :

U2 = U1 ; : không có thứ nguyên

+ Nguồn áp điều khiển nguồn dòng: (Nguồn dòng phụ thuộc áp)

Ký hiệu:VCCS (Voltage controlled current source)

Phần tử này phát ra dòng I2 phụ thuộc vào điện áp U1 (Khi U1 thay đổi thì dòng điện I2 thay đổi theo) theo hệ thức:

I2 = gU1 Đơn vị đo của g là Siemen (S) hoặc mho ()

+ Nguồn dòng điều khiển nguồn dòng: (Nguồn dòng phụ thuộc dòng)

Ký hiệu: CCCS (Current - controlled current source)

Phần tử này phát ra dòng I2 phụ thuộc vào dòng I1 (Khi I1 thay đổi thì dòng điện I2 thay đổi theo) theo biểu thức:

I2 = I1 ; : không có thứ nguyên

+ Nguồn dòng điều khiển nguồn áp: (Nguồn áp phụ thuộc dòng)

Ký hiệu: CCVS (Current - controlled voltage source)

Phần tử này phát ra điện áp U2 phụ thuộc vào dòng điện I1 (Khi I1 thay đổi thì điện áp U2

thay đổi theo) theo biểu thức:

U2 = R I1 Đơn vị đo R là ohm ()

§2.4 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN:

2.4.1 Định luật ohm:

Khi cho dòng điện đi qua điện trở R, U là điện áp đặt giữa 2 đầu R theo định luật ohm ta có:

U = I R

2.4.2 Định Luật Kirchhoff 1: (Định Luật Nút)

Tổng đại số dòng điện tại 1 nút bằng 0: i0

Ví dụ 1-3: Cho mạch điện xét tại nút A: theo định luật Kirchhoff 1 ta có:

Ví dụ 1-4: Cho mạch điện xét tại nút A: theo định luật Kirchhoff 1 ta có:

+ Nếu ta qui ước dòng điện đi vào nút A mang dấu cộng (+), thì dòng điện đi ra nút A mang dấu trừ (-) hoặc ngược lại

BÀI TẬP ÁP DỤNG:

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ Dùng định luật Kirchhoff 1 và 2 tìm I và Uab ?

Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ Tìm dòng điện chạy trong các nhánh I1, I2, I3 ?

120 20

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ Dùng định luật K1, K2 Tìm I1, I2, I3 ?

Bài 6: Cho mạch điện như hình vẽ

Dùng định luật K1, K2 Tìm dòng điện qua các nhánh I1, I2, I3 ?

2.5 PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG MẠCH

4.1.1 Mạch nguồn suất điện động nối tiếp:

4.1.3 Mạch điện trở mắc nối tiếp:

Trong trường hợp mạch điện có n điện trở mắc nối tiếp, có thể biến đổi tương đương thành mạch điện như sau:

Hình 3-3 Biến đổi tương đương các điện trở mắc nối tiếp

R

1 2

- Dòng điện chạy qua các điện trở là như nhau

- Điện áp của toàn mạch bằng tổng điện áp trên các điện trở

- Điện trở tương đương của mạch bằng tổng các điện trở thành phần

4.1.4 Mạch điện trở mắc song song:

Hình 3-4 Biến đổi tương dương các điện trở mắc song song

R

1

11

2 1

11

111

Như vậy trong mạch điện có các điện trở mắc song song thì:

- Điện áp rơi trên các thành phần là như nhau

- Dòng điện qua mạch bằng tổng các dòng điện qua các thành phần

- Nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng nghịch đảo của các điện trở thành phần

* Hai điện trở mắc song song :

Rtđ =

1 2

2

1

R R

R R

2 1

R R

R I

1 2

R R

R I I

4.1.6 Mạch chia áp (Cầu phân thế):

4.1.7 Biến đổi tương đương điện trở mắc hình sao sang tam giác:   

R23 =

1

3 2 3 2

R

R R R

R31 =

2

1 3 1 3

R

R R R

2 1

2 2

2 1

1 1

R R

R U U

R R

R U U

R1 =

31 23 12

31

12

R R R

R R





R2 =

31 23 12

23

12

R R R

R R





R3 =

31 23 12

31

23

R R R

R R

3.1.9 Sự tương đương giữa nguồn áp và nguồn dòng :

Nếu IR =I R' thì 2 mạch tương đương nhau

Điều kiện để nguồn áp và nguồn dòng tương đương nhau:

 4

 4



 2

 16

1

I

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ Dùng phép biến đổi tương đương Tìm I và R?

Bài 6 : Cho mạch điện như hình vẽ Tính công suất tiêu thụ trên điện trở R?

Bài 7 : Cho mạch điện như hình vẽ Tìm các dòng điện I1 ,I2 ,I3 bằng phép biến đổi tương đương

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA:

Dòng điện sin là dòng điện xoay chiều biến đổi theo quy luật hàm sin biến thiên theo thời gian Trong kỹ thuật và đời sống dòng điện xoay chiều hình sin được dùng rất rộng rãi vì nó có nhiều

ưu điểm so với dòng điện một chiều Dòng diện xoay chiều dễ dàng chuyển tải đi xa, dễ dàng thay đổi cấp điện áp nhờ máy biến áp Máy phát điện và động cơ điện xoay chiều làm việc tin cậy, vận hành đơn giản, chỉ số kinh tế - kỹ thuật cao Ngoài ra trong trường hợp cần thiết, ta có thể dễ dàng biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều nhờ các thiết bị chỉnh lưu

§5.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN:

- Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và trị số thay đổi theo thời gian

- Dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian được gọi là dòng điện xoay chiều hình sin, được biểu diễn bằng đồ thị hình sin trên hình (2-1)

trong đó: i: là trị số tức thời của dòng điện

Imax: là giá trị cực đại của dòng điện (hay là biên độ của dòng điện)

: là tần số góc

8

4

10

2

R V

A

 2



12 20 

R

 4

 a

: là góc pha ban đầu của dòng điện

5.1.1 Chu kỳ, tần số, tần số góc:

❖ Chu kỳ: Là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều biến thiên cũ

Chu kỳ có ký hiệu là T, đơn vị: giây (s)

❖ Tần số: Là số chu kỳ mà dòng điện thực hiện được trong một đơn vị thời gian (trong 1

Đơn vị là hertz, ký hiệu Hz

❖ Tần số góc: Là tốc độ biến thiên của dòng diện hình sin

Tần số góc có ký hiệu là , đơn vị là rad / s

Quan hệ giữa tần số góc và tần số:

5.1.2 Trị số tức thời của dòng điện:

Trị số tức thời là trị số ứng với thời điểm t, ký hiệu là i Trong biểu thức (2-1) trị số tức thời phụ

thuộc vào biên độ Imax và góc pha (t + i)

- Biên độ Imax là trị số cực đại của dòng điện i, cho biết độ lớn của dòng điện

- Góc pha (t +i) nói lên trạng thái của dòng điện ngay tại thời điểm t Ở thời điểm t = 0 thì

góc pha của dòng điện là i i gọi là góc pha ban đầu của dòng điện Góc pha ban đầu  phụ thuộc vào thời điểm chọn làm gốc thời gian

Hình 2-2 chỉ ra góc pha ban đầu i khi chọn các mốc thời gian khác nhau

Hình 2-2 Gĩc pha của dịng điện ứng với các mốc thời gian khác nhau

5.1.3 Gĩc lệch pha  giữa điện áp và dịng điện :

Giả sử cho dòng điện i = Imax sin (t +i) và u = Umax sin (t +u)

Trong đĩ: Umax, u là biên độ và gĩc pha của điện áp

Hãy biểu diễn góc lệch pha giữa u và i

• Để biểu diễn góc lệch pha giữa 2 đại lượng điề u hòa chúng phải có cùng tầ n số góc, cùng hàm sin hoặc hàm cos

• Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện ký hiệu là 

Gĩc  phụ thuộc vào các thơng số của mạch

Khi:   0 điện áp vượt trước dịng điện

  0 điện áp chậm sau dịng điện

 = 0 điện áp trùng pha dịng điện

 =   điện áp ngược pha với dịng điện

❖ Ví dụ 2-1: Cho hai đại lượng điều hòa có cùng tần số góc

Vậy: u nhanh pha hơn i một góc 300

❖ Ví dụ 2-2: Cho hai đại lượng điều hòa có cùng tần số góc

u = 100 sin (2t + 600)

i = 20 cos 2t

Hãy biểu diễn góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện

Giải:

Do u và i không cùng dạng sin và cos nên ta phải chuyển sang dạng cos hoặc sin

Ta đổi: i = 20 cos2t = 20 sin(2t + 900)

  = u – i = 600 – 900 = –300

Vậy: u chậm pha hơn i một góc 300

+ Chú ý: để so sánh góc lệch pha giữa 2 đại lượng điều hòa thì chúng phải có cùng tần số góc;

cùng dạng sin hoặc dạng cos

5.1.4 Trị số hiệu dụng của dòng điện:

Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là giá trị tương đương của dòng điện một chiều khi chúng đi qua cùng một điện trở trong thời gian một chu kỳ thì toả ra cùng một năng lượng dưới dạng nhiệt như nhau Kí hiệu bằng chữ in hoa: I, U, E …

- Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin:

Chú ý: Để phân biệt, cần chú ý các ký hiệu:

- i, u: Trị số tức thời, kí hiệu chữ thường

- I, U: Trị số hiệu dụng, kí hiệu chữ in hoa

- Imax ,Umax: Trị số cực đại (biên độ)

§5.2 BIỂU DIỄN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BẰNG VECTƠ

Từ biểu thức trị số tức thời của dòng điện

i = Imax sin (t +i ) = I 2 sin (t +i)

Ta thấy khi tần số đã cho, nếu biết trị số hiệu dụng I, và pha đầu i, thì i hoàn toàn xác định Vectơ được đặc trưng bởi độ dài (độ lớn, mô đun) và góc (argument), từ đó ta có thể dùng véctơ

để biểu diễn dòng điện hình sin (hình 2-4)

Độ dài của vectơ được biểu diễn bằng trị số hiệu dụng, góc của vectơ với trục Ox biểu diễn góc

pha ban đầu Ký hiệu như sau:

Vectơ dòng điện: I = I  i

Vectơ dòng điện: U = U  u

Ví dụ 2-3: Hãy biểu diễn dòng điện, điện áp bằng vectơ và chỉ ra góc lệch pha, cho biết:

Hình 2-4 Biểu diễn vectơ của điện áp và dòng điện

Biểu diễn chúng bằng vectơ trên hình 2-5

Gĩc lệch pha  giữa điện áp và dịng điện là gĩc giữa hai vectơUvà



I Phương pháp biểu diễn vectơ giúp ta dễ dàng cộng hoặc trừ các đại lượng dịng điện, điện

áp xoay chiều hình sin (thực hiện cho các đại lượng hình sin cĩ cùng tần số góc)

Ví dụ 2-4: Tính dịng điện i3 trên hình 2-6a Cho biết trị số tức thời

I

 3

I

 1

12tgΨ3  

3 36,87

Biết trị số hiệu dụng I và góc pha đầu I ta xác định dễ dàng trị số tức thời Vậy trị số tức thời của dòng điện i3 là:

i3 = 20 2sinωt36,870 (A) Việc ứng dụng vectơ để biểu diễn các đại lượng điều hòa, và các quan hệ trong mạch điện cũng như để giải mạch điện sẽ được đề cập trong các mục tiếp theo

§5.3 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU QUA ĐIỆN TRỞ THUẦN R:

Mạch điện xoay chiều thuần điện trở là mạch điện xoay chiều có hệ số tự cảm rất nhỏ có thể bỏ qua, không có thành phần điện dung, trong mạch chỉ còn một thành phần điện trở như bóng đèn, bếp điện…

Giả sử cho dòng điện xoay chiều i = Imax sint đi qua điện trở R (2-8)

u: là điện áp đặt giữa 2 đầu điện trở

Theo định luật Ohm ta có: uR = R i

So sánh biểu thức dòng điện i và điện áp u R , ta thấy: góc lệch pha giữa điện áp