Bài giảng Vật lý đại cương A2: Chương 3 - TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ

Chương 3: Dòng điện không đổi trong bài giảng Vật lý đại cương A2 sẽ giới thiệu cho người những khái niệm cơ bản về dòng điện, chiều của dòng điện, nguồn điện, suất điện động, cường độ dòng điện; định luật Ohm tổng quát; quy tắc Kirchhoff. Bên cạnh đó, bài giảng còn trình bày công của dòng điện và nguồn điện; mạch tam giác-sao và mạch cầu. Qua những nội dung trong bài giảng, người học sẽ nắm dược những kiến thức cơ bản về dòng điện không đổi. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài giảng.

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2

Chương 3 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI

Giảng viên: TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ

NỘI DUNG

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

§3.4 –CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN

§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 – Dòng điện, chiều của dòng điện:

Dòng điện: là dòng chuyển dời có hướng

của các điện tích

Chiều của dòng điện: được qui ước là chiều

E

2 – Cường độ dòng điện:

dq I dt



Đơn vị: A

• Dòng điện không đổi (I=const ): q  I.t

dq : điện lượng chuyển

qua diện tích S trong dt

t

0

q   I.dt

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

3 – Vectơ mật độ dòng điện :

dI j dS



Định nghĩa: tại điểm M là một véctơ có:

• Điểm đặt: tại M

• Hướng: hướng chuyển động của điện tích

dương

• Độ lớn:

j

S

I   j.dS

• Đơn vị: A/m2

- Nếu j=const (đều):

I  j.S

j

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

d

j  nqv

• n: mật độ hạt;

• q: điện tích hạt;

• : vận tốc

chuyển động có

hướng của hạt

d

v

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

4 – Nguồn điện, suất điện động:

* A E q



Suất điện động của

cho khả năng sinh công

của nguồn điện

X

+ -

E, r

§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

X

1 – Đl Ohm đối với đoạn mạch đồng chất

§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM

j E

 

U I R



R  

R

I

(1 t)

    

1

 

: điện dẫn suất

Ghép nối tiếp Ghép song song

n

i 1



t i 1 i

R   R

i

i

i 1



n i

i 1



NX: ghép nối tiếp R t tăng;

ghép song song R t giảm

2 Ghép điện trở

3 – Đl Ohm đối với mạch điện kín:

E I

R r





+ -

R

E, r

I

§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM

E E ' I

R r r '





 

Máy thu:

Dòng điện qua máy từ cực dương sang cực âm

+ -

R

E, r

I

+ E ', r'-

4 – Định luật Ohm tổng quát:

V  V  U    E  I R

của nguồn nào trước thì E của nguồn đó

mang dấu +; đi cùng chiều dòng điện

của nhánh nào thì I của nhánh đó mang

dấu +; trái lại chúng mang dấu -

§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM

R2

1 1

E , r

2 2

E , r

§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM

a – Ghép nối tiếp:

+ E , rb b - + -

I

R





R

5 ghép các nguồn điện giống nhau

0 0

E , r

b – Ghép song song:

+ E , rb b - + -

I

R

0

r r





R

0 0

E , r

5 ghép các nguồn điện giống nhau

c – Ghép hỗn hợp đối xứng:

+ E , rb b - + -

I

R

b

r

R









n dãy song song

m nguồn nối tiếp

0 0

E , r

5 ghép các nguồn điện giống nhau

1 – Các khái niệm cơ bản:

nhiều nhánh, trong mỗi nhánh chỉ gồm các

phần tử mắc nối tiếp và chỉ có một dòng

điện đi theo một chiều duy nhất

của ít nhất 3 nhánh

nhánh liên tiếp tạo

thành một vòng kín

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

1 1

E , r

+ -

R1

2 2

E , r

+ -

R2

R

2 – Quy tắc Kirchhoff thứ nhất :

in out

 

Tổng các dòng điện đi tới một nút mạng

bất kì bằng tổng các dòng điện đi ra khỏi

nút mạng đó

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

I 1

I 2

I 3

I 4

I 5

3 2 5 4 1

I     I I I I

3 – Quy tắc Kirchhoff thứ hai:

Trong một mắt mạng bất kì, tổng đại số

các suất điện động và các độ giảm thế trên

các điện trở luôn bằng không

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

i i i

E I R 0

 

Qui ước:

1 1 1 1

E I (R r ) IR 0 Mắt (1):

Mắt (2): E2I (R2 2r ) IR2  0 Mắt (3):

2 1 2 2 2 1 1 1

E E I (R r ) I (R r ) 0

      

I 1

1 1

E , r

+ -

R1

2 2

E , r

+ -

R2

R

I 2

I 1

2

4 – Vận dụng các quy tắc Kirchhoff để giải

bài toán về mạch điện:

B1: Giả định chiều dòng điện trong các

nhánh

B2: Viết các phương trình cho nút mạng

( nếu có n nút thì viết (n – 1) phương trình )

B3: Viết các phương trình còn lại cho mắt

mạng

B4: Giải hệ phương trình và biện luận kết

quả ( dòng nào âm thì có chiều ngược với

chiều đã chọn trên hình vẽ )

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

Ví dụ:

Tính cường độ dòng điện trong các nhánh

của sơ đồ sau Nguồn nào phát, nguồn nào

thu?

1 1

E , r

+ -

+ -

R

1 2

1 2

    

§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF

1 – Công của dòng điện trong một đoạn

mạch:

A  qU  UIt

R

2 – Công suất của dòng điện trong một

đoạn mạch:

A

t

 

2

2 U

R

 

Mạch chỉ

có R

2

Mạch chỉ có máy thu

3 – Định luật Joule - Lenz:

2

§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN

4 – Công suất của nguồn điện (máy phát):

n

5 – Hiệu suất của nguồn điện:

2 hi

n

H





+ I + E, r- -

R

§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN

2

2



6 – Điều kiện để nguồn phát ra mạch

ngoài công suất cực đại:

2 max

E P 4r

 khi R  r

§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN

+ -

R4

A

B

M

N

R3 R5

A

B C

A

B C

o

R A

R B

R C r A

r B r C



AB/ AB/ Y

AC/ AC/ Y

BC/ BC/ Y















A B C

A B

A C B

A C

B C A

B C

(R R )R

r r

R R R (R R )R

r r

R R R (R R )R

r r

R R R

 





 





§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU

1 Mạch tam giác – sao

A

B C

A

B C

o

R A

R B

R C r A

r B r C



B C A

A C B

R R r

R R r















A B C

R

r r r

3

  

R R R R

1 Mạch tam giác – sao

§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU

+ -

R1 R2

R4

M

N

R3

TH1: 1 2

3 4

R R

R R (CẦU CÂN BẰNG)

R5

R1 R2

R4

M

N

R3

Khi đó: I5 = 0 và V M = V N

R1 R2

R4

A M N B

R3

bỏ R 5 chập M với N

§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU

2 Mạch cầu

TH2: 1 2

3 4

R R

R R (CẦU KHÔNG

CÂN BẰNG)

Biến đổi mạch  → Y

R1 R2

R4

M

N

R3

R5

rM

rA

rN

+

A

-

R2

R4

B

M

N

R5

§3.5– MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU

2 Mạch cầu

3 Đo điện trở bằng cầu Wheastone

R x : điện trở cần đo

R 0 : điện trở chuẩn, đã biết

Di chuyển con chạy C đến khi điện kế G chỉ số 0 Khi

đó cầu cân bằng:

RX

B

E, r

+ -

I

C

R0

0 X

AC BC

R R

X 0 BC

R

R

  RX R0AC

BC



§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO MẠCH CẦU