Ch1Cac Dinh Luat Mach Dien

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Ch1. Cơ bản về mạch điện

1

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Softwarehttp://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

• Mạch điện căn bản

Khoá K (công tắc)

E + I Đèn I = V/R

I I I R

dây dẫn

• Khoá K hở: Đèn tắt ( Mạch hở, I = 0)

• Khoá K đóng: Đèn sáng ( Mạch kín, I khác không)

2


I. Những phần tử mạch điện

• Sơ đồ mạch điện cơ bản:

• Dâaây dẫn

• K

Bộ phận tieâu thụ coù thể khoâng coù

điện do nguồn cung cấp

Nguồn cấp điệnDC Tải

Chỉ thị(chọn)

3


II. Caùc định luật mạch điện

• 1. Định luật Ohm VAB

• + -

A B

I

• Khi coù doøng ñieän I chaõy qua vaät daãn coù dieän trôû R thì ta coù hieäuñieän theá giöõa A vaø B cho bôûi:

• VAB = RI I = VAB/R R = VAB/I

Thí dụ 1: Cho I = 2 A, R = 10 VAB = 10 (2 A) = 20 V

2. Ñònh luaät Joule

Khi coù doøng ñieän I chaïy qua vaät daån coù ñieän trôû R thì coângsuaát tieâu taùn nhieät cuûa R ñöôïc cho bôûi:

• P = I 2R = VI = V2/R ( W)

• Thí duï: Cho I = 3 A, R = 2 P = 2(32) = 18 W

R

4


2. Định luật Kirchhoff

• 1). Ñònh luaät Kirchhooff veà doøng ñieän (KCL)

• Doøng ñieän toång coäng i1 I2

taïi moät nuùt ( nuùtj) laø

baèng khoâng (zero)

I3 j I4

• H. 2

vôùi qui öôùc:

- Doøng ñieän ñi vaøo nuùt coù daáu -

- Doøng ñieän di ra khoûi nuùt mang daáu +

• Thí duï treân h.2 cho:

- I1+ I2 +I3 – I4 = 0 hay I1 + I4 = I2 + I3

• Toång quaùt: Toång soá doøng ñieän ñi vaøo = toång soá doøng ñieän ñi ra khoûi nuùt.

1

0n

jj

i

5


•b). Ñònh luaät Kirchhoff veà ñieän theá (KVL)•Toång coäng ñieän theá cuûa moät voøng maïch ñieän laø baèng khoâng:

vôùi qui öôùc: khi ta choïn chieàu doøng ñieän baát kyø,- Ñieän theá coù daáu – khi doøng ñieän ñi vaøo cöïc – cuûa nguoàn ñieän,- Khi giaûi xong, neáu I > 0 chieàu doøng ñieän ñöôïc choïn laø ñuùng

neáu I < 0 chieàu doøng ñieän choïn sai, phaûi ñoåi chieàu ngöôïc laïi.Thí duï1: Phöông phaùp voøngCho maïch ñieän theo h.3: • Choïn chieàu doøng ñieän theo H.3, cho:

-V+V1+V2+V3 =0-V + R1I + R2I+ R3I =0

•Suy ra:

•Vaäy chieàu doøng ñieän ñöôïc choïn laø ñuùng.•Ta coù theå vieát:

V = V1 + V2 + V3

•Hoaëc theo phaùt bieåu sau: Ñieän theá cuûa maïch chính baèng toång ñieän theá cuûa caùc nhaùnh phuï maéc noái tieáp taïo thaønh maïch chính ñoù.

1

0 ,n

kk

V

R11

R22

R33

+ V12V

I

1 3 4

12 122 0

1 2 3 6

V VI AR R R

6


Thí duï 2: Tính doøng ñieän qua ñieän trôû taûi RL theo maïch ôû H.4 :

Giaûi:

Ta choïn chieàu doøng I1, I2

chaïy trong voøng thöù 1 vaø

voøng thöù 2 nhö ôû H.4.

• AÙp duïng ñònh luaät Kirchhoff

cho:

• Thay trò soá caùc ñieän trôû vaøo ñöôïc:

(4) ( 1+2+4) K (I2 )= 1k (I1 ) 7 I2 = 1 I1 (5)

(3) V = (1 + 1 k ) I1 – 1k (I2) 12V = 2k (7I2 ) – 1k (I2 )= 13k (I2)

• Keát quaû:

I2 = 12 V/ 13 k =0,923 mA

suy ra I 1 = 7I2 = 7(0,923mA)=6,461mA

1 1 2 1 2

2 2 1 3 2 2

1 2 1 2 2

2 3 2 1 1

0 (1)

0 (2)

(1) (3)

(2) (4)

L

L

V R I R I I

R I I R I R I

V R R I R I

R R R I R I

D

C

B

AR11k

R32k

R21k

RL4

+V

12V

I1

dong dien

I2

I1

I2

I2

7


• Giải bằng phương pháp Cramer

• Sắp xếp các pt (3) và (4) lại dạng sau:

• Tính được I2

8

1 2 1 2 2

1 1 2 3 2

(3')

0 (4 ')L

R R I R I V

R I R R R I

1 2

1

2

1 2 2

1 2 3 4

1

1 2 2 3 4 1 2

0

R R V

RI

R R R

R R R R

R V

R R R R R R R


• Thay trị số vào, tính được:

• Tương tự với I1:

9

12

1 2 2 3 4 1 2

1 1 2

1 1 1 2 4 1 1

1 2 1 20 , 9 2 3

1 4 1 1 3

R VI

R R R R R R R

Vm A

k

2

1

1 2 2

1 2 3 4

2 3 4

1 2 2 3 4 1 2

02 3 4

7 126, 461

13

R V

R R RI

R R R

R R R R

R R R V VmA

R R R R R R R k


Phương pháp Phân giải nút .

Áp dụng phương pháp KVL, KCL

1. Chọn nút tham chiếu ( mass, đất) để đo điện thế từ đó.

2. Gán tên điện thế của các nút còn lại so với đất. Đó là những ẩn số đầu tiên.

3. Viết KCL cho tất cả những nút đất, thay thế luật linh kiện và KVL.

4. Giải các điện thế nút.

5. Trở lại giải các điện thế và dòng điện nhánh ( nghĩa là các ẩn số thứ cấp)

10


Thí duï: phöông phaùp nuùt

Cho maïch:

• AÙp duïng ñònh luaät

Kirchoff veà doøng

-Nuùt 1 cho:

- Nuùt 2:

1 2 3

1 2 3

1 1 1 2

1 2 3

0

0

0 (1)

I I I

I I I

V e e e e

R R R

+

-

4

I

+

-

e1

V

R11

R2

2

R3

R4

e2

I1 I3

I2

-

I4

+

3 4

1 2 2

3 4

0

0 (2)

I I I

e e eI

R R

21

1 1 2 3 3

12

3 3 4

1 1 11 (3)

1 12 (4)

V ee

R R R R R

eI e

R R R

11


Hay viết lại:

Giải bằng phương pháp thay thế cho:

• (6) cho: (7)

• Thay(7) vào lại (5) được:

•

1 1 1 2 3 2 3

1 3 2 3 4

(5)

(6)

GV e G G G e G

I eG e G G

1 3

2

3 4

I e Ge

G G

1 31 1 1 2 3 3

3 4

1 3 4 1 1 2 3 3 4 3 1 3

1 3 4 3 81 2

1 2 3 3 4 3

I e GGV e G G G G

G G

GV G G e G G G G G G I e G

G V G G G Ie

G G G G G G

12


• Thay (8) vào (1) được:

•

2 3 1 2 3 1

2 3 1 2 3

1 3

2

1 3 4 32

1 2 3 3 4 3

1 3 4 32

1 2 3 3 4 3

21 1 2 3 3 4 3

21 2 3 3 4 3

1 2 3 1 02

1 2 3 3 4 3

G V G G G Ie G G G G G V

G G G G G G

G V G G G Ie G G G G

G G G G G G

G V G G G G G G

G G G G G G

G G V G G G Ie

G G G G G G

13


• Hoaëc vieát laïi theo daïng ñieän daãn:

• Giaûi theo qui taéc Cramer, cho:

• Viết lại dạng ma trận cột ở vế sau:

• Caùch giaûi e1 vaø e2 nhö sau:

1 1 1 2 3 2 3

1 3 2 3 4

(5)

(6)

GV e G G G e G

I eG e G G

11 2 3 3 1

23 3 4

0(7)

0 1

GG G G G e V

e IG G G

G e S s

14

1 2 3 3 1 1

23 3 4

(7')G G G G e GV

e IG G G


• Viết lại:

với định thức chính:

• Giải được:

• Hay:

•

15

3 4 31 1

2 3 1 2 3

1 G G Ge GV

e IG G G G

21 2 3 3 4 3G G G G G G

1 3 4 1 3

2 3 1 1 2 3

1

1

e G G G V G I

e G G V G G G I

1 3 4 31 2

1 2 3 3 4 3

GV G G G Ie

G G G G G G

1 3 1 2 32 2

1 2 3 3 4 3

GGV G G G Ie

G G G G G G


• Hoaëc vieát laïi theo daïng ñieän daãn:

• Giaûi theo qui taéc Cramer, cho:

1 1 1 2 3 2 3

1 3 2 3 4

(5)

(6)

GV e G G G e G

I eG e G G

11 2 3 3 1

23 3 4

0(7)

0 1

GG G G G e V

e IG G G

G e S s

1 3 4 31 2

1 2 3 3 4 3

1 3 1 4 3

1 3 1 4 2 3 2 4 3 4

1 3 1 2 32 2

1 2 3 3 4 3

VG G G IGe

G G G G G G

V G G G G IG

G G G G G G G G G G

G G V G G G Ie

G G G G G G

16


Tổng quát phương pháp Kirchoff

17


18


19


20


21


22


23


Thí duï:

• Cho maïch ñieän h. vôùi V=1V, R1 = 3 , R2 = 4 , R3 = 2 , R4 = 5

• I = 1A. Tính trò e1, e2, vaø doøng I chaïy qua ñieän trôû R4.

• Giaûi:

• Taïi nuùt 1, KCL cho:

• Taïi nuùt 2, KCL cho:

•

Giaûi heä thoáng phöông trình cho:

e1 = 0,65V

e2 = 4,75V

i = 4,75/ 5 = 0,95A

1A

2A

+

-

V1V

e2

R45

e1

R24

i

R32

R13

1 1 1 212 0

3 4 2

e e e e

2 1 22 1 02 5

e e e

24


25


26


III. Ñònh lyù Thevenin

• Vôùi maïch ñieän baát kyø(H.a), ta coù theå bieåu dieãn thaønh maïch ñieän ñôn giaûn (H.b) nhö sau, vôùi ñònh nghóa sau:

A RTH A

VTH

RL

B B

• Ñieän theá Thevenin VTH : tính ñöôïc khi cho hôû taûi RL

• Ñieän trôû Thevenin RTH: tính ñöôïc khi cho hôû taûi vaø noái taét caùc nguoàn ñieän theá coù trong maïch

• Vaø cho hôû caùc nguoàn doøng coù trong maïch ñieän.

• VTH = VOC

• RTH = ROC

Maïch ñieän baát kyø

RL


Thí duï: Cho laïi maïch ñieän ôû H. 4 • Tính ñöôïc laàn löôït sau:

• Ta coù cuøng keát quaû nhö khi giaûi baèng ñònh luaät Kirchhoff, nhöng nhanh vaø tieän lôïi hôn, neân thöôøng ñöôïc aùp duïng trong giaûi maïch ñieän töû.

B

A

+VTH

6V

RTH0.5k

R32k

B

A

+ V12V

R11k

R21k

=I2I+VTH

6V

RTH+ R32,5k

RL4k

I 3

6

2,5 4

0,923

TH

TH L

V VI

R R R k

mA


IV. Ñònh lyù Norton

• Laø ñònh lyù töông ñoái tính cuûa ñònh lyù Thevenin, ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:

• Vôùi ñònh nghóa:

IN = ISC

RN = ROC = RTH

• Do ñoù:

VTH = INRN IN = VTH/RTH

RTH = RN RN = RTH

Ñieän theá Doøng ñieän Nguoàn theá Nguoàn doøngNoái tieáp Song song

Ñieän trôû noái tieáp Ñieän trôû song song


Nguoàn theá Nguoàn doøng1. Nguoàn theá:

Rs+

vs vs-

a.Nguoàn theá thöïc teá b. Nguoàn theá lyù töôûng (Rs = 0)

2. Nguoàn doøng:

is RS is Rs

a. Nguoàn doøng thöïc teá b. Nguoàn doøng lyù töôûng (Rs )


Söï töông ñöông giöõa maïch Thevenin vaø maïch Norton

Thí duï: Cho maïch:

Ta coù laàn löôït maïch töông ñöông

Thevenin vaø maïch töông ñöông

Norton

1

1 2

1 2

1

TH

TH

RV V

R R

R RR

R R

+

-

V

a'

a

R1

R2

a'

a

+

-

VTH

RTH

R3 IN

a'

a

RN2

1

1 2

1 2

N

N

VI

R

R RR

R R

THN

N

N TH

VI

R

R R


Vaøi thí duï aùp duïng ñònh lyù Thevenin

Thí duï 1.

• Cho maïch:

Tính ñöôïc:

• Doøng ñieän qua taûi:

2

1 2

1 2

23 2

1 2

1 2 21 2

1 2 3

TH s

TH

RV V V V

R R

R RR

20,41

24

3

TH

TH L

V VI A

R R

a'

a

+

-

VTH

2V

RTH2/3

RL

4

I

a'

a

+

-

vs

3V

R11

R22

RL4


Thí duï 2.

Cho maïch theo h. .Tính doøng I1.

• Tính ñöôïc:

Khi maïch taûi hôû, cho:

VTH = 2A(2 ) = 4 V

RTH = 2

a'

a

+

-

V1V

Is

2A

R22

R12

I1

+

-

1V

a'

a

+

-

VTH

RTH

I1

VTH

a'

a

Is

2A

R22

R12

VTH

a'

a

R22

R12

1

1 4 11,5

2

TH

TH

V V V VI A

R


Thí duï 3

Cho maïch:

• Maïch töông ñöông Thevenin

cho töông töï nhö caùch tính

nhö treân:

VTH = 4V

RTH = 2

Doøng ñieän vaø ñieän theá cuûa taûi:

2

' 2

4

2 10

4 10,333

12 3

1 1010

3 3

TH

TH L

aa L

V VI

R R

A A A

V I R A V

Is

2A

a'

a

R22

R12

I2RL10

a'

a

+

-

VTH

RTH

I2

RL10


Thí duï 4

• Cho maïch:

• Laàn löôït tính ñöôïc:

372 24

3 6

3 62

3 6

TH

TH

kV V V

k k

k kR k

k k

a'

a

+

-

vs

72V

R16K

R23k

RL4

RL2k

a'

a

+

-

vs

72V

R16K

R23k

RL2k

a'

a

R16K

R23k

RL2k

'

24 243 ,

2 2 4 8

3 2 6aa L

V VI mA

K k k k

V IR mA k V

a'

a

+

-

VTH

24V

RTH2k

IRL2k

R34k


Thí duï 5

• Cho maïïch:

• AÙp duïng ñònh lyù Thevenin vaø

Nguyeân lyù choàng chaát,laàn löôït tính ñöôïc :

•

1

2

1 2

6 32

6 3

618 12

6 3

4 2 8

12 8 20

TH

TH

TH

THTH TH

R

V V V

V A V

V V V V V V

4A

+

-

V18V

a'

a

R13

R26

RL

8

a'

a

R26

R13

a'

a

+

-

VTH

20V

RTH2

RL8

+

-

VTH2

8V

I4A

a'

a

R26

R13

+

-

VTH1

18V

a'

a

R26

R13

20 202

2 8 10

2 6 16

THL

TH L

L

V V VI A

R R

V A V


Thí duï 6

• Cho maïch:

• Ta coù maïch ñieän töông

• ñöông Thevenin sau:

21

1 2

1 1 2

TH

TH

RV V

R R

R R R

R3

R5

R4

+

-

V

+

-

V

R1

R2

+

-

VTH2+

-

VTH1

RTH1R3

RTH2

52

4 5

2 4 5

TH

TH

RV V

R R

R R R


Vaøi aùp duïng ñònh lyù Norton

Thí duï 1.

Cho maïch theo h. . Tính

• Doøng IN vaø RN. +

-

V

3V

a'

a

R22

R11

+

-

V

3VIN

a'

a

R22

R11

33

1

21 2

3

N

N

Vi A

R

a'

a

R22

R11

IN3A

a'

a

RN2/3


Thí duï 2

• Cho maïch:

• Laàn löôït tính ñöôïc:

•

2

2

N

N

I A

R

+

-

V1VI

2A

a'

a

R22

I1

R12

I2A

a'

a

R22

IN

R12

a'

a

R22

R12 +

-

V1VIN

2A

a'

a

RN2

I1I2

1

1 2

1 2

10, 5

2

0

2 0, 5 1, 5

N

V VI A

R

I I I

I I I A A A


Caùch aùp duïng caùc ñònh lyù maïch ñieän

• Cho maïch ñieän:

• Laàn löôït aùp duïng ñònh lyù Thevenin,

• Norton, vaø nguyeân lyù choàng

• chaát, ñöôïc:

I+

-

V

a'

a

R1

R2 R3

I+

-

V Voc

a'

a

R1

R2I+

-

V Isc

a'

a

R1

R2

RTH

a'

a

R1

R2

a'

a

+

-

VTH

RTH

R3

21

1 2

1 22

1 2

1 2

1

1 2

TH

TH TH

TH TH TH

TH TH

TH

RV V

R R

R RV I IR

R R

V V V

VV I R

R

R R R


V Nguyên lý chồng chập (xếp chồng)

41


42


43


44


Thí dụ. Nguyeân lyù choàng chập (xeáp choàng)

Cho maïch nhö treân thí duï treân, nhöng giôø coù theâm nguoàn taùc ñoäng V2:

Giaûi:

+

-

V2

+

-

4

I

+

-

e1

V1

R11

R2

2

R3

R4

e2

I1 I3

I2

-

I4

+

1 1 1 2 1 2 2 1 3

2 1 3 2 4

1 1 2 2 1 1 2 3 2 3

1 3 2 3 4

0

0

V e G V e G e e G

e e G e G I

VG V G e G G G e G

I e G e G G

45


• Giaûi ñöôïc:

• Nhaän xeùt:

• Ta coù theå giaûi baèng caùch cho V2 = 0 vaø I = 0, giaûi maïch theo V1,cho e1A:

• Cho V1=0, I =0 , giaûi e1B theo V2, cho:

• Cho V1 =0, V2 =0, giaûi e1c theo I:

1 1 2 2 3 4 31 2

1 2 3 3 4 3

1 1 3 4 2 2 3 4 3

1 3 1 4 2 3 2 4 3 4

VG V G G G IGe

G G G G G G

VG G G V G G G IG

GG GG G G G G G G

1 1

1

1 2 3 4 3 4

A

VGe

G G G G G G

2 2

1

1 2 3 4 3 4

B

V Ge

G G G G G G

3

1

1 2 3 4 1 2 3 4

C

IGe

G G G G G G G G

46


• Phaùt bieåu nguyeân lyù xeáp choàng:

• Toång quaùt:

• Keát luaän

• 1. Giöû nguoàn taùc ñoäng 1 vaø cho caùc nguoàn khaùc khoâng taùc ñoäng

• ( cho nguoàn theá noái taét, nguoàn doøng hôû).

• 2. Giaûi maïch töông ñöông ñoù ñeå tìm ñaùp öùng 1

• 3. Tieáp tuùc cho nguoàn 2 taùc ñoäng vaø cho caùc nguoàn coøn laïi

• (nguoàn1, nguoàn 3…khoâng taùc ñoäng) giaûi maïch tìm ñaùp öùng 2.

• 4. Tieáp tuïc vôùi caùc nguoàn coøn laïi (neáu coù)….

• 5. Ñaùp öùng toång coäng baèng caùch coäng taát caû caùc ñaùp öùng treân laïi .

•

1 1 1 1A B Ce e e e

1 1 2 1 1 11 2 12

1 2 1 21 2 22

1 1 1 31 2 32 33

.... ....... ...

............................... ...

................................ ...

a b

a

c

VG V G I eG e G

VG eG e G

VG eG e G G


Documents

Ch1Cac Dinh Luat Mach Dien