Đang tải... (xem toàn văn)
Các phần tử mạch Circuit Elements Các nguồn điện Là thiết bị có khả năng chuyển đổi từ năng lượng không điện (nonelectric) sang năng lượng điện và ngược lại. Ví dụ: ắc quy không sạc: năng lượng hóa học – năng lượng điện ắc quy (pin) sạc: năng lượng điện – năng lượng hóa học Bình phát điện, máy phát (dynamo): năng lượng cơ học – năng lượng điện Motor: năng lượng điện – năng lượng cơ học Những nguồn này có thể phát (deliver) hay hấp thụ (absorb) năng lượng điện Những nguồn này có thể duy trì điện áp hay dòng điện Phân loại nguồn điện lý tưởng Nguồn áp lý tưởng Là thành phần mạch Duy trì điện áp đã cho (prescribed voltage) giữa các cực của nó bất chấp dòng chạy qua Nguồn dòng lý tưởng Là một thành phần của mạch Duy trì dòng điện đã cho (prescribed current) chạy qua các cực của nó bất chấp điện áp giữa các cực Phần tử tích cực (active element) Phân loại nguồn điện lý tưởng Nguồn độc lập Thiết lập điện áp hay dòng điện mà giá trị của nó không phụ thuộc vào giá trị của một điện áp hay dòng điện nào khác trong mạch. Chúng ta có thể chỉ rõ giá trị dòng điện điện áp chỉ dựa vào giá trị của nguồn dòngnguồn áp Nguồn phụ thuộc Thiết lập điện áp hay dòng điện mà giá trị của nó phụ thuộc vào giá trị của một điện áp hay dòng điện nào khác trong mạch Chúng ta không thể chỉ rõ giá trị của điện ápdòng điện trừ khi chúng ta biết giá trị của ápdòng mà nó phụ thuộc. Ký hiệu mạch cho nguồn phụ thuộc lý tưởng vs vx s x v i s vx i Voltagecontrolled voltage source (VCVS) + + Voltagecontrolled current source (VCCS) Currentcontrolled current source (CCCS) Currentcontrolled voltage source (CCVS) s x i i Điện trở (định luật Ohm) Trở kháng (Resistance): khả năng vật liệu cản trở dòng điện (dòng điện tích). Điện trở (Resistor): Thành phần của mạch sử
Các phần tử mạch Circuit Elements (chương 2) Mục tiêu Hiểu trạng thái phần tử mạch lý tưởng bản: nguồn dòng nguồn áp độc lập/phụ thuộc, điện trở Dùng định luật Ohm, định luật Kirchhoff cho dòng (KCL) định luật Kirchhoff cho áp (KVL) để phân tích mạch Biết cách tính cơng suất cho phần tử mạch đơn giản, xác định cơng suất có cân tồn mạch Các nguồn điện Là thiết bị có khả chuyển đổi từ lượng không điện (nonelectric) sang lượng điện ngược lại Ví dụ: ắc quy khơng sạc: lượng hóa học – lượng điện ắc quy (pin) sạc: lượng điện – lượng hóa học Bình phát điện, máy phát (dynamo): lượng học – lượng điện Motor: lượng điện – lượng học Những nguồn phát (deliver) hay hấp thụ (absorb) lượng điện Những nguồn trì điện áp hay dịng điện Phân loại nguồn điện lý tưởng Nguồn dòng lý tưởng Nguồn áp lý tưởng - Là thành phần mạch - Là thành phần mạch - Duy trì dịng điện cho - Duy trì điện áp cho (prescribed voltage) cực bất chấp dịng chạy qua (prescribed current) chạy qua cực bất chấp điện áp cực Phần tử tích cực (active element) Phân loại nguồn điện lý tưởng Nguồn độc lập Nguồn phụ thuộc - Thiết lập điện áp hay dòng điện mà giá trị khơng phụ thuộc vào giá trị điện áp hay dòng điện khác mạch - Thiết lập điện áp hay dòng điện mà giá trị phụ thuộc vào giá trị điện áp hay dòng điện khác mạch - Chúng ta rõ giá trị dịng điện/ điện áp dựa vào giá trị nguồn dịng/nguồn áp - Chúng ta khơng thể rõ giá trị điện áp/dòng điện trừ biết giá trị áp/dịng mà phụ thuộc Ký hiệu mạch cho nguồn phụ thuộc lý tưởng + + vs v x - vs i x - VoltageCurrentcontrolled controlled voltage source voltage source (VCVS) (CCVS) i s v x Voltagecontrolled current source (VCCS) i s i x Currentcontrolled current source (CCCS) Điện trở (định luật Ohm) Trở kháng (Resistance): khả vật liệu cản trở dịng điện (dịng điện tích) Điện trở (Resistor): Thành phần mạch sử dụng để mơ hình trạng thái cản trở dòng điện Ký hiệu mạch: Định luật Ohm Dòng điện i điện áp v tỉ lệ với số - điện trở R, Ohm [Ω] v = i R, R = v/i (Georg Simon Ohm, nhà vật lý người Đức kỷ 19) Nghịch đảo điện trở, ký hiệu G, đơn vị Siemens [S] (hay [mho]) G = 1/R = i/v (chú ý: G độ dốc đồ thị i-v) Xây dựng mơ hình mạch Mơ hình hóa: xây dựng mạch điện từ hệ thống điện thực tế Phân tích: giải hệ thống cho trước dựa vào cơng cụ tốn học, dự đốn trạng thái mạch, so sánh với hệ thống mong muốn,… cải thiện hệ thống có Thiết kế: tạo hệ thống đạt tiêu thiết kế Hoạt động & Bảo dưỡng Ví dụ mơ hình đèn case lamp batteries vS + Rl - R1 Rc sliding switch Xây dựng mơ hình mạch dựa đo đạc i v device 40 v 4 -10 20 -5 10 -20 -40 v(V) i(A) -40 -20 -10 -5 20 40 10 Định luật Kirchhoff Định luật Ohm: khơng đủ để có đáp án hoàn chỉnh Kirchhoff’s laws (Gustav Kirchhoff, 1848): Xem ràng buộc quan hệ áp dịng Những ràng buộc tốn học: Định luật Kirchhoff dòng điện, định luật Kirchhoff điện áp Gustav Robert Kirchhoff Nhà vật lý người Đức (1824-1887) Nút (Node) & Vịng kín (closed path) vS Vẽ lại mạch đèn pin Nút: Một điểm hai hay nhiều thành phần mạch cắt Cần sử dụng định luật Kirchhoff dòng điện Vòng (Closed path): Một vòng dọc theo thành phần kết nối, bắt đầu kết thúc điểm Cần sử dụng định luật Kirchhoff điện áp d + - iS i1 a R1 b il ic c Rl Có biến chưa biết ? Các phương trình định luật Ohm? Các phương trình khác? Định luật Kirchhoff dịng điện Một node thường điểm – khơng chứa điện tích Do vậy, điện tích vào nút phải thỏa: Tổng đại số tất dòng nút ij mạch = node vS Quy ước dấu: Đi nút (+) – Đi vào nút (-) d + - iS i1 a R1 b il ic c Rl Nút a: i s – i1 = Nút b: i + ic = Nút c: -ic – il = Nút d: i l – is = Định luật Kirchhoff điện áp Tổng đại số tất điện áp vịng kín mạch = v Quy ước dấu đại số: Dương cho điện áp giảm – Âm cho điện áp tăng Có thể gán dấu ngược lại iS il i1 a R ic b Vòng 1: vS 0 loop d + - k c Rl vl – vc + v1 – vs = Vòng 2: =0 ... batteries vS + Rl - R1 Rc sliding switch Xây dựng mơ hình mạch dựa đo đạc i v device 40 v 4 -10 20 -5 10 -20 -40 v(V) i(A) -40 -20 -10 -5 20 40 10 Định luật Kirchhoff Định luật Ohm: không đủ để... nguồn trì điện áp hay dịng điện Phân loại nguồn điện lý tưởng Nguồn dòng lý tưởng Nguồn áp lý tưởng - Là thành phần mạch - Là thành phần mạch - Duy trì dịng điện cho - Duy trì điện áp cho (prescribed... thái phần tử mạch lý tưởng bản: nguồn dòng nguồn áp độc lập/phụ thuộc, điện trở Dùng định luật Ohm, định luật Kirchhoff cho dòng (KCL) định luật Kirchhoff cho áp (KVL) để phân tích mạch Biết cách