›
›

Bài giảng Cơ sở lý thuyết mạch điện - Chương: Mạch một chiều - Nguyễn Công Phương

pdf 175 trang ngocly 2370
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở lý thuyết mạch điện - Chương: Mạch một chiều - Nguyễn Công Phương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_co_so_ly_thuyet_mach_dien_chuong_mach_mot_chieu_ng.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở lý thuyết mạch điện - Chương: Mạch một chiều - Nguyễn Công Phương

  1. Nguyễn Công Phương Mạch mộtchiều Cơ sở lý thuyết mạch điện
  2. Nội dung I. Thông số mạch II. Phần tử mạch III. Mạch một chiều IV. Mạch xoay chiều V. Mạng hai cửa VI. Mạch ba pha VII.Quá trình quá độ VIII.Khuếch đại thuật toán Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 2
  3. Mạch một chiều •Làmạch điệnchỉ có nguồnmộtchiều •Cuộndây(nếucó) bị ngắnmạch •Tụđiện(nếucó) bị hở mạch •Nội dung: –Cácđịnh luậtcơ bản –Cácphương pháp phân tích –Cácđịnh lý mạch – Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 3
  4. Mạch một chiều 1. Các định luậtcơ bản a) Định luậtOhm b) Nút, nhánh & vòng c) Định luật Kirchhoff 2. Các phương pháp phân tích 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 4
  5. Định luật Ohm i R u u Ri u i R •Liên hệ giữa dòng & áp của một phần tử •Nếu có nhiều phần tử trở lên thì định luật Ohm chưa đủ • → Các định luật Kirchhoff Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 5
  6. Nút, nhánh & vòng (1) •Những khái niệm xuất hiện khi kết nối các phần tử mạch •Cần làm rõ trước khi nói về các định luật Kirchhoff • Nhánh: biểu diễn 1 phần tử mạch đơn nhất (ví dụ 1 nguồn áp hoặc 1 điện trở) • Nhánh có thể dùng để biểu diễn mọi phần tử có 2 cực Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 6
  7. Nút, nhánh & vòng (2) • Nút: điểm nối của ít nhất 2 nhánh •Biểu diễn bằng 1 dấu chấm •Nếu 2 nút nối với nhau bằng dây dẫn, chúng tạo thành 1 nút a b a b c c Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 7
  8. Nút, nhánh & vòng (3) • Vòng: một đường khép kín trong một mạch • Đường khép kín: xuất phát 1 điểm, đi qua một số điểm khác, mỗi điểm chỉ đi qua một lần, rồi quay trở lại điểm xuất phát • Vòng độc lập: chứa một nhánh, nhánh này không có mặt trong các vòng khác •Một mạch điện có d nút, n nhánh, v vòng độc lập sẽ thoả mãn hệ thức: v = n – d + 1 (3 = 5 – 3 + 1) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 8
  9. Định luật Kirchhoff (1) •2: định luật về dòng điện & định luật về điện áp • Định luật về dòng điện viết tắt là KD • KD dựa trên luật bảo toàn điện tích (tổng đại số điện tích của một hệ bảo toàn) • KD: tổng đại số các dòng đi vào một nút bằng không N in 0 n 1 • N: tổng số nhánh nối vào nút • in: dòng thứ n đi vào (hoặc ra khỏi) nút Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 9
  10. Định luật Kirchhoff (2) • KD: tổng đại số các dòng đi vào một nút bằng không N in 0 • Quy ước: n 1 – Dòng đi vào mang dấu dương (+), dòng đi ra mang dấu âm (–) –Hoặc ngược lại i1 i i 5 i1 – i2 – i3 + i4 – i5 = 0 2 Hoặc: –i + i + i – i + i = 0 i3 1 2 3 4 5 i4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 10
  11. Định luật Kirchhoff (3) •Một cách phát biểu khác của KD: Tổng các dòng đi vào một nút bằng tổng các dòng đi ra khỏi nút đó • KD có thể mở rộng cho một mặt kín: Tổng đại số các dòng đi vào một mặt kín bằng không i1 i5 i2 i1 – i2 – i3 + i4 – i5 = 0 i3 i4 •Có thể coi nút là một mặt kín co lại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 11
  12. Định luật Kirchhoff (4) VD1 i1 = 3A, i2 = 2A, tìm i3? iii123 0 iii312 32 1A VD2 i1 = 3A, i2 = 2A, tìm i3? iii123 0 iii321 23 1A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 12
  13. Định luật Kirchhoff (5) • Định luật thứ nhất là KD • Định luật thứ hai là về điện áp, viết tắt KA • KA dựa trên định luật bảo toàn năng lượng • KA: tổng đại số các điện áp trong một vòng kín bằng không M um 0 m 1 • M: số lượng điện áp trong vòng kín, hoặc số lượng nhánh của vòng kín • um: điện áp thứ m của vòng kín Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 13
  14. Định luật Kirchhoff (6) • KA: tổng đại số các điện áp trong một vòng kín bằng không M um 0 m 1 – u1 + u2 + u3 – u4 – u5 = 0 u1 – u2 – u3 + u4 + u5 = 0 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 14
  15. Định luật Kirchhoff (7) VD3 100V Tính dòng điệncủa điệntrở? 100 u 100 0 20i 100 0 i 5A 20 i 20 u VD4 E Tính dòng điện& điệnápcủa điệntrở? E R uu12 E0 Ri12 Ri E 0 i 2 u1 R12 R i E E R1 uRiR11 1 ; uRiR22 2 u1 R12 R R12 R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 15
  16. Định luật Kirchhoff (8) u VD5 1 R Biết i, tính dòng điệncủa các điệntrở? i1 1 i ii 12 i 0 uu12 0 i2 R2 ii 12 i 0 u 2 R11iRi 2 2 i iR 12 R12 R i iR21 R12 R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 16
  17. Định luật Kirchhoff (9) VD6 u1 u3 Tính các dòng & áp u2 u1 + u2 – 30 = 0 i – i – i = 0 i1 – i2 – i3 = 0 1 2 3 u3 – u2 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 u1 = 8i1 6i3 –3i2 = 0 6i3 –3i2 = 0 u2 = 3i2 u3 = 6i3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 17
  18. Định luật Kirchhoff (10) VD6 u1 u3 Tính các dòng & áp u2 i1 – i2 – i3 = 0 i1 = 3 A 8i1 + 3i2 – 30 = 0 i2 = 2 A 6i3 –3i2 = 0 i3 = 1 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 18
  19. Định luật Kirchhoff (11) VD6 i1 – i2 – i3 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 6i3 –3i2 = 0 – i1 + i2 + i3 = 0 8i1 + 6i3 – 30 = 0 Hệ 5 phương i – i – i = 0 → thừa2 phương trình 1 2 3 trình 3 ẩn số → chỉ cần3 phương trình 8i1 + 3i2 – 30 = 0  6i3 –3i2 = 0 Hệ này có 3 p/tr độc lập & 2 p/tr phụ thuộc Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 19
  20. Định luật Kirchhoff (12) VD6 – i1 + i2 + i3 = 0 8i1 + 6i3 – 30 = 0 i1 – i2 – i3 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 6i3 –3i2 = 0 Hệ trên có 3 p/tr độc lập & 2 p/tr phụ thuộc Chọn 3 p/tr nào? Một mạch điện có nKD p/tr độc lập viết theo KD & có nKA p/tr độc lập viết theo KA nKD = số_nút – 1 nKA = số_nhánh – số_nút + 1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 20
  21. Mạch mộtchiều 1. Các định luậtcơ bản 2. Các phương pháp phân tích a) Dòng nhánh b) Thế nút c) Dòng vòng d) Biến đổitương đương e) Ma trận 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 21
  22. Dòng nhánh (1) • Ẩn số là các dòng điện của các nhánh •Số lượng ẩn số = số lượng nhánh (trừ nguồn dòng) của mạch •Áp dụng trực tiếp KD & KA •Lập hệ phương trình bằng cách – Áp dụng KD cho nKD nút, và – Áp dụng KA cho nKA vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 22
  23. Dòng nhánh (2) VD1 A B nKD = số_nút – 1 = 3 – 1 = 2 → viết 2 p/tr theo KD a: i1 + i2 – i3 = 0 b: i3 – i4 + j = 0 nKA = số_nhánh – số_nút + 1 = 4 – 3 + 1 = 2 → viết 2 p/tr theo KA A: u1 – u2 + e2 – e1 = 0 → R1i1 – R2i2 + e2 – e1 = 0 B: u2 + u3 + u4 – e2 = 0 → R2i2 + R3i3 + R4i4 – e2 = 0 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 23
  24. Dòng nhánh (3) VD1 A B i1 + i2 – i3 = 0 i1 + i2 – i3 = 0 i1 i3 – i4 + j = 0 i3 – i4 = – j i2 R1i1 – R2i2 + e2 – e1 = 0 R1i1 – R2i2 = e1 – e2 i3 R2i2 + R3i3 + R4i4 – e2 = 0 R2i2 + R3i3 + R4i4 = e2 i4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 24
  25. Dòng nhánh (4) VD1 A B nKD = 3 – 1 = 2; nKA = 4 – 3 + 1 = 2 1. Tính nKD & nKA 2. Chọn nKD nút & viết nKD a: i1 + i2 – i3 = 0 phương trình KD cho các nút đó b: i3 – i4 + j = 0 3. Chọn nKA vòng & chiều của chúng A: R1i1 – R2i2 = e1 – e2 4. Viết nKA phương trình KA B: R2i2 + R3i3 + R4i4 = e2 cho nKA vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 25
  26. Dòng nhánh (5) VD2 nKD = số_nút – 1 = 4 – 1 = 3 n = số_nhánh – số_nút + 1 = 6 – 4 + 1 = 3 KA A B a: – i1 + i2 – i6 = 0 b: i – i + i + j = 0 1 5 3 C c: – i3 – i4 + i6 – j = 0 A: R1i1 + R5i5 + R2i2 = e1 1. Tính nKD & nKA 2. Chọn nKD nút & viết nKD phương trình B: R3i3 + R5i5 – R4i4 = 0 KD cho các nút đó 3. Chọn nKA vòng & chiềucủa chúng C: R2i2 + R6i6 + R4i4 = e6 4. Viết nKA phương trình KA cho nKA vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 26
  27. Dòng nhánh (6) R1 R2 i a i2 VD3 1 E6 E R5 1 A J biii:0236 C R B 6 i6 ciii:0435 i5 E3 d c R i4 i3 R b diiJ:0 14 4 3 A: Ri11 Ri 55 Ri 4 4 E 1 BRiRiRiEE: 33 66 55 3 6 CRiRiE: 66 22 6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 27
  28. Dòng nhánh (7) VD4 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? iii123 j0 11ii12 1 i 3 2 R11iRie 2 2 1 10iii123 20 0 30 0201545iii R22iRie 33 3 123 ii 123;; i 12 3 11 1 21 1 121 11 2 10 20 0 ; 1 30 20 0 ; 2 10 30 0 ; 3 10 20 30 ; 02015 45 20 15 04515 02045 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 28
  29. Dòng nhánh (8) VD4 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? iii123 j0 iii123 2 R11iRie 2 2 1 10ii12 20 30 20ii23 15 45 R22iRie 33 3 11 1 20 0 1 1 1 1 10 20 0 1100 20 15 20 15 20 0 02015 1( 20.15 20.0) 10[1.15 20( 1)] 0[1.0 ( 20)( 1)] 650 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 29
  30. Dòng nhánh (9) VD4 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? iii123 j0 iii123 2 R11iRie 2 2 1 10ii12 20 30 20ii23 15 45 R22iRie 33 3 1350 i1 2,08 A ii 123;; i 650 12 3 300 i2 0, 46 A 650 2350 650; 123 1350; 300; 2350 i3 3, 62 A 650 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 30
  31. Dòng nhánh (10) VD4 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? iii123 2 10ii12 20 30 20ii23 15 45 iii123 2 i1 2,08 A i1 2,08 A 10ii 20 30 i 0,46 A 12 2 i 0,46 A 2 20ii23 15 45 i3 3, 62 A i3 3, 62 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 31
  32. Dòng nhánh (11) •Khối lượng tính toán để giải hệ 4 phương trình 4 biến = 5 định thức bậc 4 = 5 x 4 định thức bậc 3 = 5 x 4 x 3 định thức bậc 2 = 60 định thức bậc 2 •Khối lượng tính toán để giải hệ 3 phương trình 3 biến: = 4 định thức bậc 3 = 4 x 3 định thức bậc 2 = 12 định thức bậc 2 •Khối lượng tính toán để giải hệ 10 phương trình 10 biến ? Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 32
  33. i1 + i2 – i3 = 0 Hơn 200 phép tính (cộng, nhân, chia) i3 – i4 + j = 0 ĐỒNG THỜI R1i1 – R2i2 = e1 – e2 R2i2 + R3i3 + R3i3 = e2 2310i1 ? Dưới 8 phép tính (cộng & chia) 654i2 i3 79 KHÔNG ĐỒNG THỜI 345i4 Để giảm khối lượng tính toán thì cần phải thay hệ phương trình đồng thời bằng hệ phương trình không đồng thời Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 33
  34. Để giảm khối lượng tính toán thì cần phải thay hệ phương trình đồng thời bằng hệ phương trình không đồng thời Có 2 cách thay thế: 1. Đổi biến số •Phương pháp thế nút •Phương pháp dòng vòng 2. Phân rã mạch điện (lần lượt tính toán thông số của từng phần của mạch điện) •Biến đổi tương đương •Mạng một cửa (sẽ học trong Các định lý mạch) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 34
  35. Mạch một chiều 1. Các định luậtcơ bản 2. Các phương pháp phân tích a) Dòng nhánh b) Thế nút c) Dòng vòng d) Biến đổitương đương e) Ma trận 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 35
  36. Thế nút (1) VD1 ai:0123 i i (hệ 2 phương trình 4 ẩn số) bi:034 i j A φ + A φ = B i1 = f1(φa, φb) 11 a 12 b 1 A φ + A φ = B i2 = f2(φa, φb) 21 a 22 b 2 i3 = f3(φa, φb) (hệ 2 phương trình 2 ẩn số) i4 = f4(φa, φb) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 36
  37. Thế nút (2) • Ẩn số là điện thế của các nút • Còn gọi là “thế đỉnh” • Dùng KA để đổi ẩn số “dòng điện nhánh” thành ẩn số “điện thế nút” i1 = f1(φa, φb) i1 + i2 – i3 = 0 i2 = f2(φa, φb) i3 – i4 + j = 0 i3 = f3(φa, φb) R1i1 – R2i2 = e1 – e2 i4 = f4(φa, φb) R2i2 + R3i3 + R3i3 = e2 A11φa + A12φb = B1 A21φa + A22φb = B2 (60 định thức bậc 2) (3 định thức bậc 2 + 4 hàm f ) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 37
  38. Thế nút (3) if1 (,,)? abc e1 ac Ri11 () ac e 1 i 1 e1 a R1 i1 R1 Nếu đặt φc = 0 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 38
  39. Thế nút (4) R a R a i i e b e b Rie() Rie () ab ab e e i ab i ab R R e e a a 0 i b 0 i b R R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 39
  40. Thế nút (5) R a R a i i e b e b Rie() Rie () ab ab e e i ab i ab R R e e a a 0 i b 0 i b R R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 40
  41. Thế nút (6) R a R a i i b b Ri ()0 Ri ()0 ab ab i ab i ab R R a a 0 i b 0 i b R R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 41
  42. Thế nút (7) VD1 e i R Đặt φc = 0 a :i1 i2 i3 0 e1 a i1 R1 e e e 1 a 2 a a b 0 i 2 a 2 R1 R2 R3 R2 a b i3 R3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 42
  43. Thế nút (8) VD1 e i R Đặt φc = 0 bi:034 i j a b i3 a b b j 0 R3 R3 R4 b i4 R4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 43
  44. Thế nút (9) VD1 Đặt φc = 0 e1 a e2 a a b 111 1 ee 0 12 R R R ab 1 2 3 R123RR R 3 RR 12 111 a b b j 0 ab j RRR R3 R4 334 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 44
  45. Thế nút (10) VD1 Đặt φc = 0 e1 a i1 R1 111 1 ee12 e2 a ab i RRR R RR 2 123 3 12 a R2 111 a b j b i3 ab R RRR334 3 i b 4 R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 4 45
  46. Thế nút (11) VD1 Đặt φc = 0 e1 a e2 a a b 111 1 ee12 0 ab R1 R2 R3 R123RR R 3 RR 12 111 a b b j j 0 ab RRR334 R3 R4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 46
  47. Thế nút (12) VD1 Đặt φc = 0 111 1 ee12 a : ab R123RR R 3 RR 12 111 bj: ab RRR334 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 47
  48. Thế nút (13) “Nguồn dòng” Tổng dẫn chảy vào nút a riêng của nút a Tổng dẫn Đặt φc = 0 tương hỗ giữa nút a & nút b aG: aa G abb j a bG: ab a G b b j b Tổng dẫn Nguồn dòng riêng của chảy vào nút b nút b Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 48
  49. Thế nút (14) Tổng dẫn riêng của một nút: tổng của điện dẫn của tất cả các nhánh nối TRỰC TIẾP với nút đó Đặt φc = 0 111 1 ee12Tổng dẫn tương hỗ giữa ab R123RR R 3 RR 122 nút: tổng của điện dẫn của tất cả các nhánh nối 111 j ab TRỰC TIẾP 2 nút đó RRR334 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 49
  50. Thế nút (15) 1. Chọn một nút làm gốc 2. Tính các tổng dẫn riêng và các tổng dẫn tương hỗ 3. Tính các nguồn dòng đổ Đặt φc = 0 vào nKD nút 111 1 ee124. Lập hệ phương trình ab R123RR R 3 RR 12 5. Giải hệ phương trình để 111 j tìm các thế nút ab RRR334 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 50
  51. Thế nút (16) VD1 Đặt φc = 0 111 1 ee12 a : ab RRR123 R 3 RR 12 111 bj: ab RRR334 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 51
  52. Thế nút (17) VD1 Đặt φa = 0 11 1 bj: bc RR34 R 4 1111 ee cj: 12 bc RRRRRR412412 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 52
  53. Thế nút (18) VD1 Đặt φb = 0 111 11 ee12 a : ac RRR123 RR 12 RR 12 11 111 ee cj: 12 ac RR12 RRR 124 RR 12 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 53
  54. Thế nút (19) VD2 nKD = số_nút – 1 = 4 – 1 = 3 Đặt φd = 0 111 1 1 ee16 a : ab c RRR126 R 1 R 6 RR 16 1111 1 e1 bj: ab c RRRR1135 R 3 R 1 11111e6 cj: abc RRRRRR633466 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 54
  55. Thế nút (20) VD2 nKD = số_nút – 1 = 4 – 1 = 3 Đặt φc = 0 111 1 1 e1 e6 a : ab d RR126 R R 1 R 2 RR 16 1111 1 e1 bj: ab d RRRR1135 R 5 R 1 11111 d :0 ab d RRRRR25245 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 55
  56. Thế nút (21) R R VD3 1 a 2 E6 R E1 J 5 R6 E3 d c R4 R3 b 111 1 EE36 b :0 bcd RRR236 R 3 RR 36 1111 1 E3 c : bcd RRRR3345 R 4 R 3 111 E1 dJ:0 bcd RRRR4141 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 56
  57. Thế nút (22) R R VD3 1 a 2 E6 R E1 J 5 R6 c E3 d R4 R3 b 1111 11 1 E1 E6 aJ: abd RR1256 RR R 26 R R 1 RR 16 11 111 EE36 b :0 abd RR26 RRR 236 RR 36 111E1 dJ:0 abd RRRR1141 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 57
  58. Thế nút (23) VD4 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? 111 3045 a 2 10 20 15 10 15 a 9,23 V 30 9,23 i 2,08 A 1 10 9,23 i2 0,46 A 20 45 9,23 i3 3, 62 A 15 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 58
  59. Thế nút (24) VD5 Đặt φd = 0 ab ac c b iiii1234 ;;; RRRR1234 ab ac c b ii12 ii 34 RRRR1234 a E1 bc E2 11 11 11 bc E1 RR14 R 23 R RR 12 bc E2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 59
  60. Mạch một chiều 1. Các định luậtcơ bản 2. Các phương pháp phân tích a) Dòng nhánh b) Thế nút c) Dòng vòng d) Biến đổitương đương e) Ma trận 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 60
  61. Dòng vòng (1) VD1 A B A: R i – R i = e – e 1 1 2 2 1 2 (hệ 2 phương trình 4 ẩn) B: R2i2 + R3i3 + R4i4 = e2 i1 = f1(iA, iB) A11iA + A12iB = B1 A i + A i = B i2 = f2(iA, iB) 21 A 22 B 2 i3 = f3(iA, iB) (hệ 2 phương trình 2 ẩn) i4 = f4(iA, iB) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 61
  62. Dòng vòng (2) 5A 3A 2A 5A 3A Dòng nhánh Dòng vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 62
  63. Dòng vòng (3) VD2 6A? –3A? 6 – (–3)? = 9A –3 – 8 = –11A ? 6A –3A –6 – 2 =? –8A 8A –8A? ? ? 2A 5A ? –2A? 5A? Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 63
  64. Dòng vòng (4) • Ẩn số là dòng điện chảy trong một vòng • Dòng vòng là đại lượng không có thực, nhưng tiện lợi cho việc phân tích mạch điện • Dùng KD để đổi ẩn số ‘dòng điện nhánh’ thành nKA ẩn số ‘dòng điện vòng’ i1 = f1(iA, iB) i + i – i = 0 1 2 3 i2 = f2(iA, iB) i3 – i4 + j = 0 i3 = f3(iA, iB) R1i1 – R2i2 = e1 – e2 i4 = f4(iA, iB) R2i2 + R3i3 + R3i3 = e2 A11iA + A12iB = B1 A21iA + A22iB = B2 (60 định thức bậc 2) (3 định thứcbậc2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn + 4 hàm f ) 64
  65. Dòng vòng (5) VD1 j iA iB A: R1i1 – R2i2 = e1 – e2 i = i 1 A → R1iA – R2(iB – iA) = e1 – e2 i2 = iB – iA B: R2i2 + R3i3 + R4i4 = e2 i3 = iB → R2(iB – iA) + R3iB + R4(iB + j) = e2 i4 = iB + j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 65
  66. Dòng vòng (6) VD1 j iA iB A: R1iA + R2(iA – iB) = e1 – e2 B: R2(iB – iA) + R3iB + R4(iB + j) = e2 A: (R1+R2)iA – R2iB = e1 – e2 B: –R2 iA + (R2 + R3 + R4)iB = e2 – R4j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 66
  67. Dòng vòng (7) VD1 j iA iB A: R1(iA ) + R2(iA – iB) = e1 – e2 B: R2(iB – iA) + R3(iB ) + R4(iB + j) = e2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 67
  68. Dòng vòng (8) VD1 j iA iB i1 = iA (R1+R2)iA – R2iB = e1 – e2 iA i2 = iB – iA – R2 iA + (R2 + R3 + R4)iB = e2 – R4j iB i3 = iB i4 = iB + j Chú ý: chiều của các dòng nhánh không ảnh hưởng đến hệ p/trình dòng vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 68
  69. Dòng vòng (9) VD1 i iA B j Ri1()A R2 ()iiAB j ee12 R2 ()iiBA j Ri3()B j Ri4 ()B e2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 69
  70. Dòng vòng (10) VD1 i iA B j R1()ijA Ri2 ()A iB ee12 Ri2 ()B iA Ri3()B j Ri4 ()B e2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 70
  71. Dòng vòng (11) j VD3 nKA = 6 – 4 + 1 = 3 → cầnchọn 3 dòng vòng iA iB A: R1(iA ) + R5(iA – iB) + R2(iA – iC) = e1 B: R3(iB + j) + R4(iB – iC) + R5(iB – iA) = 0 iC C: R2(iC – iA) + R4(iC – iB) + R6(iC ) = – e6 iA iB iC i1 = iA; i2 = iA – iC; i3 = – iB – j; i4 = iB – iC; i5 = iA – iB; i6 = – iC Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 71
  72. Dòng vòng (12) j VD3 i iA B iC Ri1()A Ri3()A iB Ri6 ()A iC ee16 Ri3()B iA Ri4 ()BC i j Ri5()B j 0 Ri2 ()C Ri4 ()CB i j Ri6 ()CA i e6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 72
  73. Dòng vòng (13) R1 R2 i a i2 VD4 1 E6 R E1 J 5 J C A R B 6 i6 i5 E3 d i4 c i3 R4 R3 b Ri15()()()AABA J Ri i Ri 4 E 1 iA Ri36()()()BBCBA Ri i Ri 5 i E 36 E iB Ri26()()CCB Ri i E 6 iC ii1 A J; ii2 C ; ii3 B; ii4 A; iii5 A B; iii6 CB Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 73
  74. Dòng vòng (14) R R VD4 1 a 2 E6 E R5 1 A J C R J B 6 E3 d c R4 R3 b Ri15()(AABA Ri i J )() Ri 4 J E 1 Ri36()(BBCBA Ri i )( Ri 5 i J ) E 36 E Ri26()(CCB Ri i ) E 6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 74
  75. Dòng vòng (15) VD5 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 15Ω, e1 = 30V, e3 = 45V, j = 2A. Tính các dòng điện trong mạch? iB iA j 10iiiAAB 20( 2) 30 20(iiBA 2) 15 i B 45 30iiAB 20 10 20iiAB 35 85 ii1 A 2,08 A iA 2,08 A iiij2 AB 0,46 A iB 3, 62 A ii3 B 3, 62 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 75
  76. Dòng vòng (16) VD5 iB iB iA j iA j 10iiiAAB 20( 2) 30 10(iiAB ) 20( i A 2) 30 20(iiBA 2) 15 i B 45 10(iiBA ) 15 i B 30 45 iA 2,08 A iA 1, 54 A iB 3, 62 A iB 3, 62 A ii1 A 2,08 A iii1 AB2,08 A iiij2 AB 0, 46 A iij2 A 0, 46 A ii3 B 3, 62 A ii3 B 3, 62 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 76
  77. Dòng vòng (17) VD6 ia ib R1ia + (R3 + R4)ib = e j = i4 –i1 = ib –ia R1ia + (R3 + R4)ib = e – ia + ib = j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 77
  78. • Đốivớimộtmạch điệncón nhánh, p/p dòng nhánh sẽ dẫn đếnviệcgiải đồng thờihệ n phương trình n ẩn • → Rất ít khi dùng phương pháp dòng nhánh • Hai p/p dòng vòng & thế nút giảm số lượng phương trình & số lượng ẩn • Nên dùng hai p/p dòng vòng & thế nút khi giải mạch điện • Cho một mạch điện, chọn p/p thế nút hay dòng vòng? • → Lựachọn: –Chọnp/p nàocóítẩnsố hơn – P/p thế nút rất thích hợp cho mạch điện chỉ có 2 nút –Có một số kiểu mạch điện khó dùng p/p thế nút –Cómộtsố kiểumạch điện khó dùng p/p dòng vòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 78
  79. VD7 Tính i7 ? Phương pháp dòng nhánh có mấy ẩn? Biến đổi tương đương Phương pháp thế nút có mấy ẩn? Phương pháp dòng vòng có mấy ẩn? Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 79
  80. Mạch một chiều 1. Các định luậtcơ bản 2. Các phương pháp phân tích a) Dòng nhánh b) Thế nút c) Dòng vòng d) Biến đổitương đương e) Ma trận 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 80
  81. Biến đổi tương đương (1) •Haiphầntử mạch đượcgọilàtương đương nhau nếu chúng có quan hệ giữa dòng & áp 5A giống nhau • Dùng để phân rã mạch điện → giảmkhối 10V 2 lượng tính toán • Các phép biến đổitương đương: –Nguồnápnốitiếp –Nguồn dòng song song 5A – Điệntrở nốitiếp – Điệntrở song song –Y↔Δ 10V 2 – (nguồnápnốitiếp điệntrở) ↔ (nguồn dòng song song điệntrở) – Millman Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 81
  82. Biến đổi tương đương (2) •Nguồn áp nối tiếp • (hai phần tử gọi là nối tiếp nếu chúng có chung ít nhất 1 đầu & có cùng một dòng điện chạy qua) = e1 + e2 – e3 N etd ek 1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 82
  83. Biến đổitương đương (3) VD1 ee14 VD2 ee14 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 83
  84. Biến đổitương đương (4) •Nguồn dòng song song •(Hai phần tử gọi là song song nếu chúng có chung 2 đầu) = j1 + j2 – j3 N jtd  jk 1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 84
  85. Biến đổitương đương (5) VD3 jj12 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 85
  86. Biến đổitương đương (6) • Điệntrở nốitiếp: R1 R2 R3 Rtd Rtd = R1 + R2 + R3 uab uRR11 R1 R2 a b RR12 uab uRR22 RR12 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 86
  87. Biến đổi tương đương (7) • Điện trở song song: R 1 R td RR12 Rtd RR12 R2 1 1 1 1 Rtd R1 R2 R3 R R 2 i1 1 ii1 i RR12 R1 i2 ii2 R2 RR12 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 87
  88. Biến đổitương đương (8) VD4 RRRRad ab 3 cd RR12 Rab RR12 1111 RRR456 Rcd RRRRcd 456 RRRRRR 455664 RR12 RRR 456 RRad 3 RR12 RRRRRR 455664 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 88
  89. VD5 Biến đổi tương đương (9) R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Tính Rtd? R123 RR Rtd ()//RR12 R 3 ()R12 RR 3 (4 6)8 4, 44  468 VD6 R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω;TínhRtd ? R1R2 R3R4 4.6 2.10 Rtd 4,07 R1 R2 R3 R4 4 6 2 10 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 89
  90. VD7 Biến đổi tương đương (10) R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Tính Rtd? R23R Rtd RR23// R23 R 6.8 3, 43  68 VD8 R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω;TínhRtd ? R12R 4.6 Rtd 2,40 R12 R 46 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 90
  91. Biến đổi tương đương (11) VD9 Tính Rab 10 1 1 a 6 3 4 5 b 12 VD10 Tính Rab Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 91
  92. Biến đổitương đương (12) R R 1 2 b a b a Rc Rb Ra R3 c c Rac(Y) = R1 + R3 = Rac(Δ) = Rb // (Ra + Rc) Rb (Ra Rc ) Rac R1 R3 Ra Rb Rc R (R R ) R R R a b c bc 2 3 R R R Tương tự: a b c Rc (Ra Rb ) Rab R1 R2 Ra Rb Rc Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 92
  93. Biến đổitương đương (13) R R 1 2 b a b a Rc Rb Ra R3 c c R R Rc (Ra Rb ) b c R R R R1 ab 1 2 R R R Ra Rb Rc a b c R R Ra (Rb Rc ) c a R R R R2 bc 2 3 R R R Ra Rb Rc a b c R R Rb (Ra Rc ) a b R R R R3 ac 1 3 R R R Ra Rb Rc a b c Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 93
  94. Biến đổitương đương (14) R R 1 2 b a b a Rc Rb Ra R3 c c Rb Rc R1 x R2 Ra Rb Rc Rc Ra Ra Rb Rc (Ra Rb Rc ) R2 x R3 (+) R1R2 R2 R3 R3R1 2 Ra Rb Rc (Ra Rb Rc ) R R a b Ra Rb Rc R3 x R1 Ra Rb Rc Ra Rb Rc Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 94
  95. Biến đổitương đương (15) R R 1 2 b a b a Rc Rb Ra R3 c c Ra Rb Rc R1R2 R2 R3 R3R1 R R R R R R R R R a b c (:) R 1 2 2 3 3 1 R R a R R b c 1 1 R R R R R R R R R a b c R 1 2 2 3 3 1 b R Tương tự: 2 R R R R R R R 1 2 2 3 3 1 c R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 3 95
  96. Biến đổitương đương (16) Rc a b R1 R2 Rb Ra R3 Rb Rc R1R2 R2 R3 R3R1 R1 Ra Ra Rb Rc R1 c R R R R R R Rc Ra 1 2 2 3 3 1 R Rb 2 R Ra Rb Rc 2 R R R R R R R R R a b R 1 2 2 3 3 1 3 c R Ra Rb Rc 3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 96
  97. Biến đổitương đương (17) hoặc 13 15 35 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 97
  98. Biến đổitương đương (18) •Haiphầntử mạch đượcgọilàtương đương nhau nếu chúng có quan hệ giữa dòng & áp giống nhau • Các phép biến đổitương đương: –Nguồnápnốitiếp –Nguồn dòng song song – Điệntrở nốitiếp – Điệntrở song song –Y↔Δ – (nguồnápnốitiếp điệntrở) ↔ (nguồn dòng song song điệntrở) – Millman Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 98
  99. Biến đổi tương đương (19) •(Nguồnápnốitiếp điệntrở) ↔ (nguồn dòng song song điệntrở) e j R e Rj eu e u Ri i R R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 99
  100. Biến đổitương đương (20) ee12 46 VD11 Tính dòng qua R3? i3 R12 RR 3 46 R 5 e1 j1 R1 e6 j6 R6 R12R R46R R12 R46 R12 R R46 R eRj e 12 12j 1 R eRj46 e 46 6Rj Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 100
  101. Biến đổitương đương (21) VD12 j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i3 ? eRj44 10.2 20V R1R2 4.6 R12 2,4 R1 R2 4 6 e4 20 i3 RRR12 3 4 2,4 2 10 1, 39 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 101
  102. Biến đổitương đương (22) •Haiphầntử mạch đượcgọilàtương đương nhau nếu chúng có quan hệ giữa dòng & áp giống nhau • Các phép biến đổitương đương: –Nguồnápnốitiếp –Nguồn dòng song song – Điệntrở nốitiếp – Điệntrở song song –Y↔Δ – (nguồnápnốitiếp điệntrở) ↔ (nguồn dòng song song điệntrở) – Millman Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 102
  103. Biến đổitương đương (23) •Biến đổi Millman 1 R td 111 RRR123 eee 123 RRR e 123 td 111 RRR123 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 103
  104. Biến đổitương đương (24) VD13 Tính dòng qua R3 ee012 5678 i3 RRRR012 3 4 5678 1 1 R R 012 111 5678 1111 R012RR R5678RRR 1 R eR// eR eR/// eR eR td 111 e 00 11 e 66 77 88 012 111 5678 1111 R RR 123 R RR RRRR eee 012 5678 123 R RR e 123 td 111 R123RR Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 104
  105. Mạch một chiều 1. Các định luậtcơ bản 2. Các phương pháp phân tích a) Dòng nhánh b) Thế nút c) Dòng vòng d) Biến đổitương đương e) Ma trận 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điệnbằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 105
  106. Ma trận (1) •Xây dựng phương trình: Ax = b • x: véctơ dòng nhánh hoặc thế nút hoặc dòng vòng • Nghiệm: x = A-1b Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 106
  107. Ma trận (2) iA iB i + i – i = 0 1 2 3 1 1 1 0 i1 0 i3 – i4 = – j 0 0 1 1 i j 2 R i – R i = e – e  1 1 2 2 1 2 R1 R2 0 0 i3 e1 e2 R i + R i + R i = e 2 2 3 3 4 4 2 0 R2 R3 R4 i4 e2 ↔ Ai = b Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 107
  108. Ma trận (3) iA iB i1 i2 i3 i4 a 1 1 1 0 i1 0 a b 0 0 1 1 i j b 2 A R1 R2 0 0 i3 e1 e2 A B 0 R2 R3 R4 i4 e2 B Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 108
  109. Ma trận (4) VD1 nKD = số_nút – 1 = 4 – 1 = 3 nKA = số_nhánh – số_nút + 1 = 6 – 4 + 1 = 3 A B Ai = b C i1 i1 i2 i3 i4 i5 i6 a –1 1 0 0 0 –1 0 a i2 b 1 0 1 0 –1 0 –j b i3 0 –1 –1 01 j c i = c 0 b = A = A R R 000 R e A i4 1 2 5 1 –R B 0 0 R3 4 R5 0 0 B i5 C 0 R2 0 R4 0 R6 e6 C i6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 109
  110. Tất cả các “nguồn Ma trận (5) áp” có mặt trên đường đi của dòng vòng: Tất cả các điện -nguồn áp e: cùng trở có mặt trên j chiều thì (+), iA iB ngược chiều thì (–) đường đi của iA -“nguồn áp” Rj: cùng chiều thì (–), ngược chiều thì (+) (R1+R2)iA – R2iB = e1 – e2 – R2 iA + (R2 + R3 + R4)iB = e2 – R4j RR12 R 2 ieeA 12  RRRR2234 ieRjB 24 Tất cả các điện trở chung của Tất cả các điện trở có i & i ; nếu cùng chiều thì (+), A B mặt trên đường đi của iB ngược chiều thì (–) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 110
  111. Ma trận (6) j VD3 n = 6 – 4 + 1 = 3 → cầnchọn 3 dòng vòng KA iA iB RA RRiAB AC A e A RBA RR B BC i B e B iC RCA RRie CB C C C RA = ? RA = R1 + R5 + R2 RA-B = ? RA-B =–R5 = RB-A RB = ? RB = R3 + R4 + R5 RA-C = ? RA-C =–R2 = RC-A RC = ? RC = R2 + R4 + R6 RB-C = ? RB-C =–R4 = RC-B Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 111
  112. Ma trận (7) j VD3 n = 6 – 4 + 1 = 3 → cầnchọn 3 dòng vòng KA iA iB RA RRiAB AC A e A RBA RR B BC i B e B iC RCA RRie CB C C C eA = ? eA = e1 eB = ? eB = – R3j eC = ? eC = – e6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 112
  113. Ma trận (8) j VD3 n = 6 – 4 + 1 = 3 → cầnchọn 3 dòng vòng KA iA iB RA RRiAB AC A e A RBA RR B BC i B e B iC RCA RRie CB C C C RA = R1 + R5 + R2 RA-B =–R5 = RB-A eA = e1 RB = R3 + R4 + R5 RA-C =–R2 = RC-A eB = – R3j RC = R2 + R4 + R6 RB-C =–R4 = RC-B eC = – e6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 113
  114. Mạch một chiều 1. Các định luật cơ bản 2. Các phương pháp phân tích 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 114
  115. Các định lý mạch •Nếumạch điệnphứctạp thì các phương pháp phân tích mạch đã họcsẽ mất nhiềuthời gian tính toán •Cácđịnh lý mạch giúp cho việc phân tích mạch trở nên đơngiản hơn • Dùng để phân rã mạch điện → giảmkhốilượng tính toán •Cácđịnh lý này áp dụng cho mạch điệntuyến tính •Nội dung: –Mạch điệntuyến tính – Nguyên lý xếpchồng – Định lý Thevenin – Định lý Norton –Truyền công suấtcực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 115
  116. Mạch điện tuyến tính • Các định lý mạch chỉ áp dụng cho mạch điện tuyến tính •Mạch điện tuyến tính: chỉ gồm các phần tử thụ động tuyến tính •Phần tử tuyến tính: đầu ra (đáp ứng) tỉ lệ thuận với đầu vào (kích thích) • Có 2 tính chất: 1. Nếu [u = Ri & k = const] thì [ku = kRi] 2. Nếu [u1 = Ri1 & u2 = Ri2] thì [u = (i1 + i2)R = Ri1 + Ri2 = u1 + u2] Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 116
  117. Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 117
  118. Xếp chồng (1) •Ápdụng cho mạch điệncótừ 2 nguồntrở lên •Ý tưởng: lầnlượt tính thông số củamạch khi cho lầnlượttừng nguồncómặt trong mạch điện, sau đócộng các thông số • Nguyên lý: điệnáp(hoặc dòng điện) củamộtphầntử củamột mạch điệntuyến tính là tổng đạisố của các điệnáp(hoặc các dòng điện) do từng nguồngâyra • Chú ý: 1. Khi xét tác dụng củamột nguồn, phảitriệt tiêu tấtcả các nguồn khác 2. Không áp dụng nguyên lý này cho công suất •Lợiích: việcápdụng nguyên lý này có thể làm cho cấutrúcmạch trở nên đơngiảnhơn → dễ phân tích hơn Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 118
  119. Xếpchồng (2) 1 2 3 1 2 3 ui, ui, ng11 ng ui, ng33 ng ng22 ng uu u u; ii i i ng123 ng ng ng 123 ng ng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 119
  120. Xếp chồng (3) • Khi xét tác dụng của một nguồn, phải triệt tiêu tất cả các nguồn khác Phần còn lại Triệt tiêu nguồnáp Phần còn lại của mạch điện của mạch điện Phần còn lại Triệt tiêu nguồn dòng Phần còn lại của mạch điện của mạch điện Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 120
  121. Xếpchồng (4) Triệt tiêu nguồnáp Triệt tiêu nguồn dòng Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 121
  122. Xếpchồng (5) VD1 R1 R2 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V, j = 2A. Tính dòng điệnchảy qua R2? e j 1. Triệt tiêu j, tính i2|e 2. Triệt tiêu e, tính i2|j 3. Tính i2|e + i2|j R i R i 1 2 e 1 2 j ii i R R 22ej 2 e 2 j 2 10,67 1, 67 A R j R i e i 1 1 2 j i 2 j 2 e R12 R RR12 R2 10.2 Rj 30 1 1A 10 20 10 20 0,67 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 122
  123. Xếpchồng (6) VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 1. Triệt tiêu e2 & j, tính i2|e1 2. Triệt tiêu e1 & j, tính i2|e2 3. Triệt tiêu e1 & e2, tính i2|j 4. Tính i2|e1 + i2|e2 + i2|j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 123
  124. Xếpchồng (7) VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 1. Triệt tiêu e2 & j, tính i2|e1 c 0 11 1 e1 a R1234RRR R 1 a 8V 8 i a 1, 33A 2 e1 R2 6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 124
  125. Xếpchồng (8) VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 2. Triệt tiêu e1 & j, tính i2|e2 c 0 11 1 e2 a R1234RRR R 2 a 3V e 93 i 2 a 1A 2 e2 R2 6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 125
  126. Xếpchồng (9) VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 3. Triệt tiêu e1 & e2, tính i2|j eRj44 10.2 20V 11 1 e4 ca 0; R1RRR 2 34 RR 34 a 3, 33 V 3, 33 i a 0,56A 2 j R2 6 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 126
  127. Xếpchồng (10) i 1, 33A 2 e1 VD2 i 1A → i2 = i2|e1 + i2|e2 + i2|j 2 e2 = – 1,33 + 1 – 0,56 = – 0,89 A i 0,56A 2 j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 127
  128. Xếpchồng (11) •Ápdụng cho mạch điệncótừ 2 nguồntrở lên • Chú ý: 1. Khi xét tác dụng củamột nguồn, phảitriệt tiêu tấtcả các nguồn khác 2. Không áp dụng nguyên lý này cho công suất •Lợiích: việcápdụng nguyên lý này có thể làm cho cấu trúc mạch trở nên đơngiảnhơn → dễ phân tích hơn • Đặcbiệttiệnlợi khi phân tích mạch điện có nhiều nguồncótầnsố khác nhau (sẽđềcập trong phần Mạch xoay chiều) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 128
  129. Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 129
  130. Thevenin (1) Rtđ etđ Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 130
  131. Thevenin (2) i •Một mạng tuyến tính 2 cực có thể t được thay thế bằng một mạch Mạng tuyến tính R tương đương gồm có nguồn áp etd t 2 cực & điện trở Rtd, trong đó: – etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực – Rtd: điệntrở trên hai cực sau khi triệt i tiêu các nguồn t etd Rt it Rtd Rt Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 131
  132. Thevenin (3) Mạng Mạng tuyến tính tuyến tính 2 cực triệt Rtd 2 cực tiêu nguồn độc lập Mạng tuyến tính etd 2 cực Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 132
  133. Thevenin (4) Mạng tuyến tính 2 cực triệt Rtd tiêu nguồn độc lập ivµo Mạng Mạng i uvµo tuyến tính uvµo vµo tuyến tính uvµo 2 cực triệt Rtd 2 cực triệt tiêu nguồn ivµo tiêu nguồn độc lập độc lập Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 133
  134. Thevenin (5) a Giả sử mạng tuyến tính 2 cực có m nguồn áp & n nguồn dòng, theo tính chất xếp chồng: Mạng tuyến tính u j uAjAeAe omm11 2 2 Ae 2 cực A jA j A j mm 11 2 2 mnn b BAeAe01122 Aemm Amm 11jA 2 j 2 A mnn j uRje td td uAjB00 Bu0 = e (điện áp hở mạch) j 0 j 0 td uAjB 00 u A0 = Rtd (điện trở vào khi triệt tiêu nguồn B 0 j 0 B0 0 bên trong mạng tuyến tính 2 cửa) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 134
  135. a Thevenin (6) a Mạng u j tuyến tính u j 2 cực b b uRje td td uRje td td Một mạng tuyến tính 2 cực có thể được thay thế bằng một mạch tương đương gồm có nguồn áp etd & điện trở Rtd, trong đó: – etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực – Rtd: điệntrở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 135
  136. VD1 Thevenin (7) R1 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy R3 qua R với các giá trị R lần lượt là 30, 60, 100Ω? 3 3 e R2 etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực R 1 etd uR2 R22i e e R2 20V R2 RR12 Rtd R3 Rtd: điệntrở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn etd RR R 12 1 Rtd RR12 R2 6,67 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 136
  137. VD1 Thevenin (8) R1 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy R3 qua R với các giá trị R lần lượt là 30, 60, 100Ω? 3 3 e R2 eRtd 20V; td 6,67 etd 20 Ri33  30 0,55A RRtd 3 6,67 30 Rtd R3 etd 20 Ri33  60 0,30A etd RRtd 3 6,67 60 etd 20 Ri33  100 0,19A RRtd 3 6,67 100 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 137
  138. VD1 Thevenin (9) R1 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy R3 qua R với các giá trị R lần lượt là 30, 60, 100Ω? 3 3 e R2 RR12 R1 Rtd 6,67 RR12 R2 1 10 i 0,1A i 10,33A i 1 2 i i1 2 ivµo 10 10 20 i1 2 uvµo R1 R1 1 i 0,05A uvµo 20.0,33 6,67V 2 20 R2 1V R2 1A ivµo 0,1 0,05 uvµo 1 0,15A uvµo 6,67 Rtd 6,67 Rtd 6,67 ivµo 0,15 ivµo 1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 138
  139. VD2 Thevenin (10) R1 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V, j = 2A. R2 Tính dòng điệnchảy qua R ? 2 e j etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực R11ie td e i 1 R1 ij1 etd eeRjtd 1 e j 50V Rtd R2 Rtd: điệntrở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn etd R1 Rtd R1 10 etd 50 i2 RRtd 2 10 20 1,67 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 139
  140. VD3 Thevenin (11) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực etd it Rtd Rt Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 140
  141. VD3 Thevenin (12) Đặt φc = 0 e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? 11 e a j RRR123 R 1 etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực 11 16 a 2 468 4 a 18,67 V a 18,67 i3 1, 33 A RR23 68 uRi333 8.1,33 10,67 V eutd 3 10,67 V etd = u3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 141
  142. VD3 Thevenin (13) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? etd: nguồnáphở mạch trên 2 cực Rtd: điệntrở trên hai cựcsau khi triệt tiêu các nguồn etd it Rtd Rt Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 142
  143. VD3 Thevenin (14) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? Rtd ()//RR12 R 3 e : nguồnáphở mạch trên 2 cực td R RR 123 R : điện trở trên hai cực sau td R123 RR khi triệt tiêu các nguồn (4 6)8 468 4, 44 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 143
  144. VD3 Thevenin (15) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? etd 10,67 V 10,67 Rtd 4, 44 i 1,13 A t 4,44 5 etd it Rtd Rt etd it Rtd Rt Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 144
  145. VD4 Thevenin (16) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? Rtd Rtd RRRR ab(//)31 t RR 8.5 3 t etd R1 47,08 i RR 85 2 3 t RRtd 2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 145
  146. VD4 Thevenin (17) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? etd etd a b etd a bc 0 e 24 V td etd i2 Rj1 aa e 16 4.2 24 V RRtd 2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 146
  147. VD4 Thevenin (18) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? etd 24 V R 7,08 24 td i 1, 84 A 2 7,08 6 etd i2 Rtd R2 etd i2 RRtd 2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 147
  148. VD5 Thevenin (19) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi1? Rtd Rtd RRRR ac(//)32 t RR 8.5 3 t eetd R2 69,08 i RR 85 1 3 t Rtd R1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 148
  149. VD5 Thevenin (20) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi1? etd eutd ca Rcai ca Rca ()j [(R32 //RRt ) ]( j ) ee RR3 t 8.5 td Rj() 6(2)18,15Vi1 2 R R RR3 t 85 td 1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 149
  150. VD5 Thevenin (21) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi1? etd 18,15 V R 9,08 18,15 16 td i 0,16 A 1 9,08 4 eetd i1 Rtd R1 eetd i1 Rtd R1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 150
  151. Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 151
  152. Norton (1) •Tương tự định lý Thevenin • Phát biểu: Một mạng tuyến tính 2 cực có thể được thay thế bằng một mạch tương đương gồm có nguồn dòng jtd & điện trở Rtd, trong đó: – jtd: nguồn dòng ngắn mạch giữa 2 cực – Rtd: điện trở trên hai cực khi triệt tiêu các nguồn Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 152
  153. Norton (2) Mạng Mạng tuyến tính tuyến tính 2 cực triệt Rtd 2 cực tiêu nguồn độc lập Mạng tuyến tính jtd 2 cực Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 153
  154. VD1 Norton (3) R1 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 30Ω, e = 30V. R3 Tính dòng điệnchảy qua R ? 3 e R2 jtd: nguồn dòng ngắnmạch trên 2 cực R e 30 1 jtd iR1 R1 10 e R2 3A R3 Rtd Rtd: điệntrở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn jtd RR12 R1 R td Rtd 6,67 RR12 ij3 td 3 R3 Rtd 30 6,67 R2 6,67 0,55A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 154
  155. VD2 Norton (4) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? jtd: nguồn dòng ngắnmạch trên 2 cực Rtd ijttd RRttd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 155
  156. VD2 Norton (4) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? jtd: nguồn dòng ngắnmạch trên 2 cực Giả sử φc = 0 11 e 11 16 a j a 2 RR12 R 1 46 4 a 14,40 a 14,40 V i2 2, 4 A R2 6 jitd 2 jtd 2, 4 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 156
  157. VD2 Norton (5) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? Rtd: điện trở trên hai cực khi Rtd ()//RR12 R 3 triệt tiêu các nguồn R RR 123 R123 RR (4 6)8 468 4, 44 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 157
  158. VD2 Norton (6) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhit? jtd: nguồn dòng ngắnmạch trên 2 cực Rtd: điện trở trên hai cực khi triệt tiêu các nguồn jtd = 2,4 A Rtd = 4,44 Ω 4,44 Rtd it 2,4 1,13A ijttd 54,44 RRttd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 158
  159. VD3 Norton (7) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? Rtd Rtd RRRR ab(//)31 t RR3 t 8.5 R1 47,08 RR3 t 85 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 159
  160. VD3 Norton (8) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? jtd i1 jijtd 1 111 e a j a 10,43V RRR R 13t 1 e a jtd 1, 39 2 3, 39 A i1 1,39 A R1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 160
  161. VD3 Norton (9) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω;Tínhi2? jtd = 3,39 A Rtd = 7,08 Ω Rtd ij2 td RR2 td 7,08 i 3,39 1,83A 2 67,08 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 161
  162. Thevenin & Norton (1) Mạng tuyến tính 2 cực etd = Rtd jtd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 162
  163. Thevenin & Norton (2) etd = Rtd jtd etd Rtd jtd u R hë m¹ch etd = uhở mạch td ing¾n m¹ch jtd = ingắn mạch (Cách thứ 3 để tính điện trở tương đương của sơ đồ Thevenin) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 163
  164. VD1 Thevenin & Norton (3) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính Ref củamạng mộtcửa? uhë m¹ch etd Ref ijtd ng¾n m¹ch 10,67 R 4, 44  ef 2, 4 etd 10,67 V jtd 2, 4 A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 164
  165. Thevenin & Norton (4) •Việc áp dụng định lý Thevenin hoặc định lý Norton gọi là phương pháp mạng một cửa/mạng 2 cực • Các mạch điện được xây dựng dựa trên định lý Thevenin hoặc định lý Norton gọi là sơ đồ (tương đương) Thevenin hoặc sơ đồ (tương đương) Norton •Sơ đồ Norton có thể rút ra được từ sơ đồ Thevenin & ngược lại • Rtd = tổng_trở_vào_sau_khi_triệt_tiêu_nguồn, hoặc uhë m¹ch Etd Thevenin Rtd , hoặc ijng¾n m¹ch td Norton uvµo Rtd , ivµo Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 165
  166. Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 166
  167. Truyền công suất cực đại (1) •Một số mạch điện được thiết kế để truyền công suất tới tải •Viễn thông: cần truyền một công suất tối đa đến tải • Bài toán: tìm thông số của tải (giá trị của điện trở) để công suất truyền đến tải đạt cực đại •Sử dụng sơ đồ Thevenin Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 167
  168. Truyền công suất cực đại (2) 2 p i R 2 t t t e p td R etd t t it Rtd Rt Rtd Rt dpt 0 pt dRt 2 dpt 2 (Rtd Rt ) 2Rt (Rtd Rt ) etd 4 dRt (Rtd Rt ) 2 Rtd Rt 2Rt 2 Rtd Rt etd 3 etd 3 0 0 Rt (Rtd Rt ) (Rtd Rt ) Rttd R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 168
  169. Truyền công suất cực đại (3) • Công suất cực đại sẽ được truyền đến tải nếu tải bằng điện trở tương đương Thevenin (nhìn từ phía tải) Rttd R • Rt = Rtd : gọi là hoà hợp tải hoặc phối hợp tải Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 169
  170. VD Truyền công suất cực đại (4) e = 16 V; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính Rt để nó nhận được công suấtlớnnhất? R1R2 R3R4 Rtd R1 R2 R3 R4 4.6 2.10 4,07 4 6 2 10 Rt 4,07 Rt Rtd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 170
  171. Mạch một chiều 1. Các định luật cơ bản 2. Các phương pháp phân tích 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 171
  172. Phân tích mạch điện bằng máy tính •Mục đích: tiết kiệm thời gian tính toán •Sẽ tìm hiểu: –Giải các phép tính phức tạp (ví dụ phương trình ma trận) – Mô phỏng mạch điện •Phần mềm: Matlab, OrCAD PSpice Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 172
  173. Phương trình ma trận 3 1 7 6 i1 5 2 0 9 4 i 0 2 8 8 5 7 i3 12 0 2 4 9 i4 4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 173
  174. Mô phỏng mạch điện (1) •Bằng mã lệnh (Tutsim, Spice, ) •Bằng giao diện đồ hoạ (Pspice, Circuit maker, Matlab, Workbench, ) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 174
  175. VD1 Mô phỏng mạch điện (2) e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Rt = 5 Ω; Tính các dòng điện trong mạch? Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 175