Chương trình giáo dục đại học TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC Hanoi Architectural University Giảng viên Vũ Hữu Thắng Chương 1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện v1.1. Mạch điện Ø 1.1.1. Định nghĩa: Mạch điện là một hệ thống các thiết bị điện ghép lại thành những vòng kín, gồm một số nhánh, trong đó những quá trình truyền động năng lượng điện từ được thực hiện nhờ sự phân bố dòng điện và điện áp trên các nhánh Hình 1.1. Sơ đồ mạch điện Ø 1.1.2. Các thành phần cấu tạo của mạch điện - Nhánh: Là một đoạn mạch gồm những phần tử ghép nối tiếp trong đó có cùng một dòng điện chạy qua từ đầu đến cuối. - Nút: Điểm găp nhau của 3 nhánh trở lên - Vòng hay mạch vòng: Là một lối đi khép kín qua các nhánh. Ø 1.1.3. Thiết bị trong mạch điện — Gồm có 3 nhóm: -Nguồn điện: Là thiết bị dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện. Ví dụ: pin, ác qui, máy phát điện. - Phụ tải: Là thiết bị dùng để biến đổi điện năng sang các dạng năng lượng khác. Ví dụ: bàn là, bếp điện, quạt, bóng đèn -Dây dẫn: Là dây kim loại dùng để truyền tải dòng điện từ nguồn điện đến phụ tải. v 1.2. Đại lượng đặc trưng cho quá trình truyền động năng lượng trong mạch điện — Gồm các đại lượng: -Dòng điện - Điện áp -Công suất Ø1.2.1. Dòng điện - Dòng điệnivềtrị số bằngtốcđộ biếnthiêncủađạilượng điệntíchq qua tiếtdiệnngangcủamộtvậtdẫnbấtkỳtrong thờigian: Hình1.2. Chiềudươngcủai, u - q: Là điệntíchqua tiếtdiệnngangcủavậtdẫntrongthờigian t : q=f (t). -Chiềudòng điệnquy ướclàchiềuchuyển độngcủacác điện tíchdươngtrong điệntrường. dt dq i = Ø1.2.2. Điện áp Điện trường do điện tích q gây nên (hình vẽ 1.3). Thông qua điện trường này mà điện tích dương q tác dụng một lực lên các điện tích khác q 1 đặt trong trường của nó một lực tính bằng công thức: Hình 1.3. Điện trường của điện tích q k: là hằng số tỷ lệ r: là khoảng cách giữa q và q 1 2 1 r q.q .kF = + Nếu q 1 đặt xa vô cực thì lực F = 0 tức là lực tác dụng của điện trường lên nó bằng 0. Khi ta chuyển dịch diện tích q 1 đến điểm A cách q là r ta phải tiêu tốn một công là WA, để khắc phục lực đẩy của điện trường lên điện tích q tại điểm A, ta nói tại A điện tích điểm q có thế năng WA. + Điện thế tại một điểm là thế năng của một đơn vị điện tích dương đặt tại điểm đó so với điểm xa vô cực là điểm được coi là có điện thế bằng 0. + Điện thế tại một điểm kí hiệu là ϕ⇒ϕ A = ϕ A - ϕ 0 = ϕ A ϕ B = ϕ B - ϕ 0 = ϕ B + Hiệu số điện thế giữa 2 điểm gọi là điện áp: U AB = ϕ A - ϕ B Về trị số thì điệnápbằngcôngdo lực điệntrườngsinhrakhi chuyểndịchmộtđơnvịđiệntíchdươngtừđiểmcó điệnthế caotới điểmcó điệnthế thấp. + Chiềuquy ước điệnáplàchiều đitừđiểmcó điệnthế cao đến điểm có điệnthế thấp Ø 1.2.3. Côngsuất Nếu điệnáp đặtvào2 cựccủamộtnhánhlàu(t) thìnănglượng nhánhtiếpnhận đượckhicó điệntíchdqchạyqua nhánhlà: dw= u(t).dq Côngsuấtnhánhtiếpnhậnlà: (W) Vậycôngsuấtnhánhtiếpnhận đượccũnglàhàmsốcủathờigian. )t(i).t(u dq dt ).t(u dt dw )t(p === v1.3. Những thông số cơ bản của mạch điện Ø1.3.1. Những hiện tượng năng lượng cơ bản trong mạch điện Quá trình truyền động năng lượng trong mạch điện được quy ra 2 nhóm hiện tượng năng lượng cơ bản là: -Nhóm hiện tượng biến đổi năng lượng. -Nhóm hiện tượng tích, phóng năng lượng. Nhóm hiện tượng biến đổi gồm có hiện tượng nguồn và hiện tượng tiêu tán: -Hiện tượng nguồn là hiện tượng biến đổi từ những dạng năng lượng khác sang năng lượng điện. VD: hiện tượng nguồn xảy ra trong pin, ắc quy, máy phát. - Hiện tượng tiêu tán năng lượng là hiện tượng chuyển hoá năng lượng điện từ thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng. VD: hiện tượng tiêu tán năng lượng xảy ra trong quạt, bếp điện § Hiện tượng tích luỹ năng lượng điện từ trường là hiện tượng cất năng lượng điện từ vào không gian có tồn tại một trường điện từ mà không tiêu tán, chuyển hoá. Khi trường điện từ tăng lên, năng lượng điện từ do các nguồn cung cấp tích luỹ thêm vào không gian xung quanh. Khi trường điện từ giảm đi năng lượng điện từ do các nguồn cung cấp tích luỹ trong không gian xung quanh lại đưa trở lại nguồn và cấp cho các phần tử tiêu tán. [...]... điện mạch nhánh Chương 2 Dòng điện hình sin và cách giải mạch điện hình sin v 2.1 Dòng điện hình sin và nguên lý tạo sức điện động hình sin - Định nghĩa: Dòng điện hình sin là dòng điện có trị số biến thiên phụ thuộc thời gian theo hàm số sin Dòng điện hình sin thường do sức điện động hình sin sinh ra - Nguyên lý tạo sức điện động hình sin của máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện. .. Ví dụ: Về thành lập sơ đồ thay thế của mạch điện Hình 1.11 Sơ đồ mạng điện Hình 1.12 Sơ đồ tương đương v1.5 Hai định luật Kirchhoff cơ sở của việc giải mạch điện Bài toán về giải mạch điện có nhiều dạng nhưng được phân thành 2 loại chủ yếu là: - Bài toán phân tích mạch điện: Đã biết kết cấu và các thông số về nguồn R, L, C của mạch tìm u, i, p phân bố trên các nhánh - Bài toán tổng hợp mạch điện: Đã... trái dấu, trong không gian giữa bản tụ điện sẽ có một điện trường, tích chứa một năng lượng điện trường Wđt Uc Tăng thì q, Wđt cũng tăng theo - Ta có hệ số tỷ lệ giữa điện tích q trên bản cực tụ điện và điện áp trên tụ là điện dung của tụ ký hiệu là C: - Khi Uc tăng từ 0 đến U nào đó thì điện tích q cũng tăng theo do đó điện trường tăng theo, qua tụ điện có dòng điện iơc chuyển dịch, nếu coi C là hằng... Hình 1-7 Mạch thuần trở Đồ thị quan hệ điện áp,dòng điện Trong đó: r là điện trở đơn vị là (Ω), g là điện dẫn đơn vị là Siemen (S) - Điện trở r và điện dẫn g nêu lên mức độ công suất tiêu tán dưới tác dụng của dòng điện 1A và điện áp 1V để biến đổi từ điện năng sang nhiệt năng c Thông số đặc trưng hiện tượng tích luỹ năng lượng từ trường của cuộn dây - Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây thì xung quanh... hiệu H Trị số điện cảm động được xác định Lđ(i) = dψ/di Hình 1-9 Hỗ cảm giữa hai cuộn dây Hỗ cảm: M = ψ12/i1 = ψ21/i2 = hằng số Hỗ cảm nêu lên khả năng tích luỹ năng lượng của 2 cuộn dây d Thông số đặc trưng hiện tượng tích luỹ năng lượng điện trường Điện dung C của một cặp vật dẫn Hình 1-10 Mạch điện thuần điện dung - Đặt điện áp Uc lên 2 bản một tụ điện, trên 2 bản cực tụ điện sẽ nạp điện tích q trái...— Có thể coi một điện từ trường duy nhất bao gồm hai thành phần là từ trường và điện trường, vì vậy hiện tượng tích luỹ năng lượng cũng bao gồm hiện tượng tích luỹ năng lượng điện trường và từ trường Ø 1.3.2 Những thông số cơ bản của mạch điện - Trị số dòng điện và điện áp trên các nhánh của mạch điện chỉ cho ta thấy cường độ chung của quá trình truyền động năng lượng điện từ trong một nhánh... i3 + i4 + i5 = 0 - Định luật K.K1 nêu lên tính liên tục của dòng điện, tổng các dòng điện đi tới nút bằng tổng các dòng điện rời khỏi nút Hình 1.13 Chiều dòng điện vào và ra khỏi nút Ø 1.5.2 Định luật Kichhoff 2 - Đi theo một mạch vòng kín với chiều tuỳ ý, tổng đại số các điện áp rơi trên các phần tử R, L, C bằng tổng đại số các sức điện động trong mạch vòng: ∑ (Ur + Ul + Uc) = ∑e - Nếu R, L, C là... tổng hợp mạch điện: Đã biết thông số về nguồn, dòng điện i, điện áp u, công suất p trên các mạch nhánh Tìm kết cấu và các thông số của mạch là R, L, C Cơ sở của việc giải mạch điện vẫn là 2 định luật K.H1 và K.H2 Ø 1.5.1 Định luật Kichhoff 1 - Tổng đại số các dòng điện ở một nút bằng 0∑ i = 0 - Nếu quy ước các dòng điện đi tới nút là dương, thì các dòng điện khỏi nút sẽ mang dấu âm hoặc ngược lại i1 +... nguồn nguồn sức điện động e(t) Hình 1-5 Chiều dương của nguồn điện áp U(t) và dòng điện i(t), chiều nguồn sức điện động e(t) - Để đặc trưng cho các đặc tính tạo nên điện áp của nguồn và để phù hợp với thói quen khi nói công suất của nguồn phát ra là số dương, người ta đưa ra khái niệm về nguồn sức điện động e(t): + Về trị số thì e(t) bằng điện áp của nguồn khi không tải u(t) (hở mạch) + Chiều của nó... của điện áp mạch ngoài, dòng điện qua nguồn ngược chiều nguồn sức điện động VD : khi nạp điện ác quy, khi máy điện làm việc ở chế độ động cơ, lúc này ác quy và động cơ là phụ tải, công suất phụ tải tiêu thụ của mạch ngoài cấp cho là: P ( t ) = u ( t ).i ( t ) = e ( t ).i ( t ) − ∆ P b Thông số đặc trưng hiện tượng tiêu tán - Hiện tượng tiêu tán trong một nhánh được đặc trưng bằng thông số gọi là điện