Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 5: Dòng điện không đổi - Đại học Quốc gia TP.HCM

Nội dung text: Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 5: Dòng điện không đổi - Đại học Quốc gia TP.HCM

1. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa
2. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Nội dung v Mạch điện Ø Định nghĩa: Dòng điện, mạch điện, nguồn điện Ø Máy phát điện ØĐịnh luật Ôm ØCông -Công suất ØĐịnh luật Kirchoff.
3. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Dòng điện ĐỊNH NGHĨA Dòng điện làdòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện ruur dq i= ò j.dS i = S dt Dạng vi phân Định luật Ôm: ur r E j = ρ
4. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Mạch điện ĐỊNH NGHĨA • Mạch điện làmột mạch vật dẫn mà điện tích cóthể chuyển động được thành những vòng khép kín. • Do vậy điện tích sẽ được bảo tòan trong mạch điện •Trong quátrình chuyển động điện tích bị mất mát năng lượng: ØLực ma sát. Do va chạm với ion ở nút mạng. Ø Dòng điện thực hiện công. Nếu những mất mát năng lượng này không được bùtrùthìcác hạt mang điện sẽ: Ngừng chuyển động
5. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Nguồn cung cấp năng lượng bùtrừ §§ ChChúúnngg ttaa ccầầnn phphảảii ccóó mmộộtt ccááii mmááyy bbơơmm đđiiệệnn ttíícchh!(c!(cóó ththểể hhììnhnh dduungng gigiốốnngg nhnhưư mmộộtt ccááii mmááyy bbơơmm nnưướớc.c. §§ MMááyy bbơơmm đđiiệệnn ttíícchh đơđơnn gigiảảnn nhnhấấtt llàà bbộộ nnguguồồnn hhaayy bbộộ ppiinn hhóóaa hhọọcc §§ BBộộ nnguguồồnn nnààyy ssẽẽ ssửử ddụụngng ccáácc phphảảnn ứứnngg hhóóaa hhọọcc đđểể ccuungng ccấấpp nnăăngng llưượợngng cchoho ccáácc hhạạtt mmaanngg đđiiệệnn nhnhằằmm bbùù trtrùù nnăăngng llưượợnngg mmấấtt mmáát.t.
6. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Nguồn cung cấp năng lượng bùtrừ (tt) Máy bơm nước: Áp suất cao Áp suất pompe thấp hơn Mặt cắt của ống
7. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Máy phát điện §§ MMộộtt llọọaaii nnguguồồnn khkháácc llàà mmááyy phpháátt đđiiệệnn §§ MMááyy phpháátt đđiiệệnn ddùùngng cchhuyuyểểnn nnăăngng llưượợngng ccơơ hhọọcc ththàànhnh nnăăngng llưượợngng ththếế nnăănngg đđiiệệnn bbùù trtrừừ cchhoo mmấấtt mmáátt §§ TTổổnngg ququáátt,, phphầầnn nnăănngg llưượợnngg mmàà mmááyy phpháátt đđiiệệnn bbùù trtrừừ cchhoo mmộộtt đơđơnn vvịị đđiiệệnn ttíícchh đưđượợcc ggọọii llàà susuấấtt đđiiệệnn đđộộnngg ccủủaa nnguguồồnn §§ SuSuấấtt đđiiệệnn đđộộnngg ccũũnngg ccóó đơđơnn vvịị llàà VVooltlt
8. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Máy phát điện (tt) Máy phát điệnvà Điện trở trong •Một bộ pin bao giờ cũng có điện trở trong vìkhi có dòng điện đi •Một phần năng lượng của nguồn bị mất •Do vậy với nguồn, hiệu điện thế giữa hai đầu nguồn không bao giờ bằng suất điện động của nguồn
9. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Logo cua Thay Khóa học: Máy phát điện (tt) §§ SSơơ đđộộ mmộộtt mmááyy phpháátt U ttrroonngg mmạạcchh vvớớii đđiiệệnn trtrởở ttrroonngg nhnhưư ssauau §§ HiHiệệuu đđiiệệnn ththếế gigiữữaa hhaaii đđầầuu nnguguồồnn ssẽẽ llàà :: §§ UU == εε –– IrIr §§ VVớớii ttòòaann mmạạcchh ttaa ccóó đđịịnhnh luluậậtt ôômm nhnhưư ssauau:: εε == IRIR ++ IrIr ==II ((RR+r+r))
10. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Máy phát điện (tt) §§ εε ssẽẽ bbằằnngg hihiệệuu đđiiệệnn ththếế hhaaii đđầầuu nnguguồồnn nnếếuu mmạạcchh llàà hhởở ((I=I=0)0) §§ RR đưđượợcc ggọọii llàà đđiiệệnn trtrởở mmạạcchh ngngoàoàii §§ DDòònngg đđiiệệnn ccủủaa mmạạcchh phphụụ tthuhuộộcc vvààoo ccảả đđiiệệnn trtrởở ttrroonngg vvàà đđiiệệnn trtrởở nnggòòaai.i.
11. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa ĐĐiiệệnn trtrởở nnốốii titiếếpp §§ KKhhii ccáácc đđiiệệnn trtrởở nnốốii vvớớii nnhhaauu nhnhưư hhììnnhh vvẽẽ ththìì đưđượợcc ggọọii llàà mmắắcc nnốốii titiếếpp §§ Cuờng độ dòng điện qua tất cả các điện trở đều bằng nhau § Hiệu điện thế hai đầu AD chính làhiệu điện thế của tổng hiệu điện thế hai dầu ba điện trở A B C D R I 1 R2 R3
12. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa ĐĐiiệệnn trtrởở nnốốii titiếếpp (tt)(tt) VA-VD=(VA-VB)+(VB-VC)+(VC-VD)=R1I+R2I+R3I VA-VD= (R1+R2+R3) I=RtđI §§ RRtđ == RR1 ++ RR2 ++ RR3 ++ §§ ĐĐiiệệnn trtrởở ttươươnngg đđươươnngg ccủủaa mmạạcchh nnốốii titiếếpp bbằằnngg ttổổnngg đđiiệệnn trtrởở ttươươnngg đđươươnngg ccủủaa ccáácc đđiiệệnn trtrởở ththàànnhh phphầầnn
13. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Điện trở mắc song song §§ HiHiệệuu đđiiệệnn ththếế hhaaii đđầầuu ccủủaa chchúúngng R I 1 ththìì bbằằngng nnhhaauu vvìì ccùùnngg nnốốii vvớớii AA vvàà A 1 B I2 BB R2 I §§ DDòngòng đđiiệệnn gigiữữaa hhaaii đđầầuu AABB bbằằnngg I3 R ttổổngng ccáácc ddòòngng đđiiệệnn ththàànhnh phphầầnn 3 –– II == II1 ++ II2 ++ II3 VA-VB= R1I1=R2I2=R3I3 I= I1+I2+I3= (VA-VB)(1/R1+1/R2+1/R3)= (VA-VB)/Req 1 1 1 1 = + + + K Req R1 R2 R3
14. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Vídụvềcách giải bài toán mạch điện §§ BBààii ttóóaann mmạạcchh đđiiệệnn phphứứcc ttạạpp bbaaoo gigiờờ ccũũnngg ccóó nnhihiềềuu đđiiệệnn trtrởở vvàà nnhihiềềuu nnguguồồnn mmắắcc hhỗỗnn hhợợpp vvớớii nnhhaauu đđềềuu ccóó ththểể rrúútt ggọọnn vvềề ththàànnhh mmộộtt mmạạcchh đơđơnn gigiảảnn vvớớii mmộộtt nnguguồồnn ttươươnngg đđươươngng vvàà mmộộtt đđiiệệnn trtrởở ttươươnngg đđươươngng –– TThhaayy ththếế ccáácc đđiiệệnn trtrởở bbằằnngg đđiiệệnn trtrởở ttươươngng đươđươngng –– VVẽẽ llạạii mmạạcchh đđãã tthhaayy ththếế
15. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Tính điện trở tương đương và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở
16. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa GiGiảảii BBưướớcc 11:: 11//((33 WW))++11//((66 WW))==1/1/RR// ®® RR//==22 WW ((b)b) BBưướớcc 2:2: 44 WW++22 WW==RRnt ®® RRnt=6=6 WW ((c)c)
17. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa GiGiảảii (tt)(tt) BBưướớcc 33:: II==U/U/RRnt==1818 V/V/66 WW=3=3 AA ((d)d) BBưướớcc 44:: UU=(=(33 AA)()(44 WW++22 WW)) ==1212 VV++66 VV==1818 VV ((e)e)
18. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa GiGiảảii (tt)(tt) BBưướớcc 55:: 66 VV/6/6 WW==11 AA vvàà 66 VV//33 WW ==22 AA (f)(f)
19. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Công vàcông suất •Trong một mạch điện, khi một điện tích chuyển qua nguồn, năng lượng của nó tăng lên là DQ. DV •Khi một điện tích chuyển qua một điện trở thìnósẽmất đi năng lượng do va chạm với các ion dương ở nút mạng tinh thể •Nhiệt độ của điện trở sẽ tăng
20. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Công vàcông suất (tt) Công suất= Năng lương(công sinh ra)/ Đơn vị thời gian DWQΔ P===UIU DttΔ W:J (Joules) joule Đơn vị: [ watt ] = P: W (Watt): seconde
21. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Công vàcông suất (tt) §§ TThheeoo đđịịnnhh luluậậtt ôômm,, ttaa ccóó ththểể viviếếtt llạạii ccôôngng ththứứcc ttíínnhh ccôônngg susuấấtt nhnhưư ssauau::(B(Bằằngng ccáácchh ssửử ddụụngng UU==IRIR,, II=U/=U/RR)) U 2 P=IU==IR2 R Nhiệt bị mất mát do hiệu ứng Joule
22. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa
23. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Định luật Kirchoff •Trong trường hợp mà điện trở và nguồn không thể rút gọn chỉ còn một điện trở vàmột nguồn như hình vẽ thìta phải giải quyết bài tóan bằng cách như sau. •Ta cần biết khái niệm mạng vànút ØMạng chứa một hay nhiều phần tử ØNút là nơi giao giữa các mạng với nhau
24. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Định luật Kirchoff qq ĐĐịịnhnh luluậậtt nnúútt ((åå II == 0)0) q Tổng cường độ dòng điện đến một nút bằng tổng cường độ dòng điện đi ra một nút. qq ĐĐââyy chchíínnhh llàà kkếếtt ququảả ccủủaa đđịịnnhh luluậậtt bbảảoo ttòòaann đđiiệệnn ttííchch qq ĐĐịịnhnh luluậậtt mmắắtt mmạạngng ((åå UU == 0)0) q Tổng sự biến thiên điện thế của một mắt mạng thìphải bằng không q ĐĐââyy chchíínhnh llàà kkếếtt ququảả ccủủaa đđịịnhnh luluậậtt bbảảoo totoàànn đđộộngng llưượợngng
25. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Tình I, r và ε Định luật nút tại a : 2(A)+1(A) - I = 0 I = 3 (A) Mạng (1): 12 V-Ir -(3 W)(2 A) = 0 r = 12 V/(3 A)-6 V/(3 A) r = 2 W Mạng (2): -ε + (1 W)(1 A)-( 3 W)(2 A)=0 ε = -5 V Với mạng thứ 3 ta cũng có 12 V-(2 W)(3 A)-(1 W)(1 A)+e =0 ε = -5 V
26. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa Tổng kết v Mạch điện Ø Định nghĩa: ØDòng điện: Dòng điện làdòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện ØMạch điện: Mạch điện làmột mạch vật dẫn mà điện tích cóthể chuyển động được thành những vòng khép kín. ØNguồn điện: Máy bơm điện tích Ø Máy phát điện: chuyển năng lượng cơ học thành năng lượng thế năng điện bùtrừ cho mất mát
27. Tổng Kết(tt) v Mạch điện ØĐịnh luật Ôm: ØU = E -I.(r + R) (mạch có máy phát điện) ØU = E +I(r + R) (mạch có chứamáy thu điện) ØU=IR (mạch chỉ có điện trở thuần) ØCông -Công suất DWQΔ P===UIU DttΔ ØĐịnh luật Kirchoff. ĐĐịịnhnh luluậậtt cchoho nnúút:t: åå II == 00 ĐĐịịnhnh luluậậtt cchoho mmặặtt mmạạngng:: åå UU == 00