Bài giảng Giải tích mạch - Chương 1: Những khái niệm cơ bản về mạch điện
Chương trì nh giảtí ch mạch
➢ Chương 1: Những khá i niệm cơ bản về mạch điện.
➢ Chương 2: Mạch xá c lập điều hò a.
➢ Chương 3: Cá c phương phá p phâ n tí ch mạch
➢ Chương 4: Mạch ba pha.
➢ Chương 5: Phương phá p tí ch phâ n kinh điển
➢ Chương 6: Phương phá p toá n tử Laplace .
➢ Chương 7: Hàm truyền.
➢ Chương 8: Biến đổi Fourier
Ch.1Những khá niệm cơ bản về mạch điệ.
1.1Tiếp đầu ngữ đơn vSI (SI prefixes)
1.2.Tổng quá về những khá niệm cơ bả.
1.3. Quước dấu thụ động (Passive Sign
convention)
1.4Cá c phần tử mạch
1.5Phâ n loạmạch điện
1.6Định luậKirchhoff.
1.7.Phâ n loạbàtoá n mạch theo tí nh chấquá
trì nh điện t.
1.1.Tiếp đầu ngữ đơn vSI
Nhâ n
1012
109
Tiếp đầu ngữ
Ký hiệu
Ví dụ
TB
tera
T
G
M
k
giga
GB
MHz
kΩ
106
103
mega
kilo
100
V
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
milli
micro
nano
pico
m
µ
n
p
f
mH
µA
ns
pF
femto
atto
a
1.2.Tổng quát về những khái niệm cơ bản
*Mạch điện là 1 hệ gồm các phần tử điện, điện tử nối lại với nhau
*Điện tích là 1 thuộc tính điện của các phần tử thuộc nguyên tử,
được đo bằng coulomb (C).
•1C là điện tích của 6,24 x 1018 electrons
•Định luật bảo tồn điện tích: điện tích không bị mất đi và cũng
không sinh ra thêm nó chỉ dịch chuyển mà thôi
1
•Mạch điện và mô hình: Trong một mạch điện gồm các thành
phần khác nhau để tiện lợi cho việc phân tích mạch ta dùng các
ký hiệu cho các thành phần của mạch điện. Ví dụ:
ic
Kc
Công tắcc
Bó ng
đènc
2 cục pin
1,5Vc
1,5Vc
10Ωc
1,5Vc
1.2.Tổng quá t về những khá i niệm cơ bản
Dò ng điện là tốc độ thay đổđiện tí ch được đo
bằng (A).
1A = 1 C/s
Có 2 loạdò ng điệ:
Dò ng điện 1 chiều (DC)Dò ng điện khô ng đổi
Dò ng điện xoay chiều (AC)Dò ng điện thay đổi
dạng sin theo thờgian
dq
i =
dt
i dò ng điện tí nh bằng A; qđiện tí ch tí nh bằng
coulomb; tthờgian tí nh bằng giâ .
Dòng điện
i
1,5V
1,5V
e-
10Ωc
➢ Dòng điện trong mạch được tạo ra do sự dịch chuyển của các
âm điện tử.
➢ Chiều dòng điện được biểu thị bởi chiều của mũi tên.
➢ Theo qui ước chiều dòng điện chính là chiều di chuyển của
điện tích dương.
➢ Các âm điện tử di chuyển ngược lại với chiều dòng điện
➢ Vận tốc dời (average drift velocity) rất nhỏ (mm/giây).
➢ Vận tốc truyền (propagation rate) rất lớn (gần với vận tốc ánh
sá ng)
Điện áp
*Điện á p 2 đầu 1 phần tử mạch là năng lượng hấp thu hay tiêu
thụ của 1 đơn vị điện tí ch khi di chuyển qua 1 phần tử mạch.
Giống như á p suất trong hệ thống nước.
Ta cũng thường gọi là hiệu điện á p (potential difference)
Điện á p tạo nên sự dịch chuyển của điện tí ch theo 1 chiều.
Ta dùng cực tí nh ( cực + và cực – của nguồn) để chỉ chiều dịch
chuyển của điện tí ch.
v: Điện á p tí nh bằng vô n
w: Năng lượng tí nh bằng Joule
q: Điện tí ch tí nh bằng coulomb
dw
v =
dq
Nguồn á p tạo nên dò ng điện chạy trong mạch.
Cường độ dò ng điện( gọi tắt là dò ng điện) là tốc độ chảy của điện
tí ch
Điện trở chống lại sự chảy của dò ng điện
Cô ng suất
Cô ng suấTốc độ hấp thu hay tiêu thụ năng lượng
trong đơn vthờgian
Được ký hiệu bằng chữ p
Theo quướPhần tử mạch hấp thu cô ng suấcó p>0
Phần tử mạch phá ra cô ng suấcó p<0
p = ± vi
dw
p : cô ng suất tí nh bằng watt (w)
p =
dt
w: năng lượng tí nh bằng joule (J)
t: thời gian tí nh bằng giâ y (s)
v: Điện á p tí nh bằng vô n (V)
i: dò ng điện tí nh bằng ampe (A)
Năng lượng
*Định luật bảo tồn năng lượng: Công suất hấp thu thực (net
power absorbed) bởi 1 mạch điện thì bằng 0. Nói cách khác:
_Năng lượng phát ra tổng cộng trong 1 mạch điện thì bằng năng
lượng hấp thu tổng cộng.
_Công suất hấp thu bởi 1 phần tử mạch phải được phát ra bởi
các phần tử khác.
*Năng lượng: Công thực hiện tính bằng joule (J).
w = t p( )d = t v( )i( )d
t0
t0
Nếu dòng điện và điện áp là không đổi (DC)
t
w = p( )d = p(t −t )
0
t0
1.3.Quước dấu thụ độn(PSC)
*PSC: Dòng điện đi vào cực dương của phần tử hai cực
tương đương với dòng điện đi ra cực âm.
*Hầu hết các phần tử 2 cực (như điện trở, nguồn 1 chiều)
được đặc trưng bởi phương trình liên hệ giữa điện áp và
dòng điện:
v = ±f(i) hay i= ±g(v)
PSC xác định dấu (+ hay -) của phương trình liên hệ giữa áp
và dò ng.
_Nếu PSC được thỏa : v = f(i) hoặc i= g(v)
_Nếu PSC không thỏa: v = -f(i) hoặc i= -g(v)
Tương tự đối với công suất hấp thu p
_Nếu PSC được thỏa: p = vi
_Nếu PSC không thỏa: p = -vi
Ví dụ về Qui ước dấu thụ động
i
i
i
i
+
v
+
-
-
v
v
v
-
+
-
+
➢ Giả sử các phần tử mạch ở hình trên được đặc trưng
bởi phương trình v = ±f(i) và i = ±g(v). Hã y dùng PSC
để viết các phương trình về áp, dòng , công suất của
các phần tử tương ứng.
Ví dụ về Qui ước dấu thụ động
2A
2A
2A
2A
+
+
-
-
4v
4v
4v
4v
-
+
-
+
➢ Tìm công suất hấp thu P của mỗi phần tử như
hì nh trên?
-
+
Ví dụ:Tính
công suất
hấp thu
tổng cộng
của mạch?
va a
vd d
+ vc - -
+
vf
-
id
ie
ia
ib
+
c
f
-
ic +
if
vb b
e
ve
+
-
Phần tử
Điện á p (V) Dò ng điện (A) Cô ng suất (W)
a
b
c
d
e
f
-18
-18
2
-51
45
-6
20
16
36
-20
-14
31
1.4.Các phần tử mạch
Vs
Nguồn
độc lập
Vs
Nguồn
độc lập
cI1
Nguồn
phụ thuộc
12V
= -12V
12V
= -12V
+
➢ Nguồn áp lý tưởng (ideal voltage source): Tạo nên
điện áp Vs vôn bất kể dòng điện hay công suất nó
phá t ra bao nhiêu.
➢ Điện áp có thể phụ thuộc vào các biến của mạch (áp,
dòng): nguồn áp phụ thuộc.
Nguồn á p lý tưởng
v1
v2
= Không được
thực hiện
v1
v2
= v1 + v2
-
➢ Các nguồn áp mắc nối tiếp có điện áp tương đương
bằng tổng các điện áp.
➢ Các nguồn áp không được mắc song song ngoại trừ
các điện áp bằng nhau (v1 = v2 )
Nguồn dò ng lý tưởng
Is
cV1
2A = -2A
2A
= -2A
Nguồn dòng Nguồn dòng
độc lập phụ thuộc
➢ Nguồn dò ng lý tưởng (ideal current source):
Tạo nên dò ng điện Is ampe bất kể điện á p hay
cô ng suất nó phá t ra bao nhiêu.
➢ Dò ng điện có thể phụ thuộc vào cá c biến của
mạch (á p, dò ng): nguồn dò ng phụ thuộc.
Nguồn dò ng lý tưởng
= Không được
thực hiện
i2
i1
= i1 + i2
i1
i2
➢ Cá c nguồn dò ng mắc song song có dò ng điện
tương đương bằng tổng cá c dò ng điện.
➢ Cá c nguồn dò ng khô ng được mắc nối tiếp
ngoại trừ cá c dò ng điện bằng nhau (i1 = i2 )
Biến đổi nguồn
R
Vs
Is
R
Vs = R Is
R
Vs
Is
R
Điện trở (resistance)
Điện trở của thanh hì nh tr: R = l/S
R tí nh bằng ô m )
Điện trở suấcủa vậliệu tí nh bằng m)
l:Chiều dàcủa thanh tí nh bằng mé (m).
S:Tiếdiện của thanh tí nh bằng (m)
Dâ y dẩn (conductorcó điện trở rấnhỏ (<0,thường có thể
xem như khô ng đáng kể ta sẽ thừa nhận dâ y dẩn có điện trở
bằng khô n)
Vậcá ch điện (insulatorcó điện trở rấlớn (>50Mthường
khô ng được để ý đến bỏ qua khphâ n tí ch mạc).
Điện trở có giá trtrung bì nh phảđược kể đến khphâ n tí ch
mạc.
Về phương diện điệbó ng đèn đốtim tương đương vớđiện
tr.
Điện trở và định luật Ohm
v
v
R
i R
+ v -
i
i
Tuyến tính (dùng Không Tuyến tính (không
định luật Ohm ) dùng định luật Ohm )
➢ Một cách tổng quát, điện trở được định nghĩa là đại lượng đặc
trưng cho mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trên 1 phần
tử mạch thông qua đặc tuyến vôn ampe.
➢ Tùy theo vật liệu của phần tử điện trở mà ta có đặc tuyến
không tuyến tính hoặc tuyến tính.
➢ Trường hợp tuyến tính ta có định luật Ohm: v = ±Ri
➢ Dấu + hay – được xác định theo PSC
Tải về để xem bản đầy đủ
89 trang
27/04/2022
8260
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Giải tích mạch - Chương 1: Những khái niệm cơ bản về mạch điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_giai_tich_mach_chuong_1_nhung_khai_niem_co_ban_ve.ppt
