Phần 1 : Kỹ thuật điện | Trường Đại học Hồng Đức

PHẦN 1: KỸ THUẬT ĐIỆN
Chương 1: Tổng quan về mạch điện,
các định luật cơ bản.
Chương 2: Mạch điện hình sin 1 pha.
Chương 3: Các phương pháp giải mạch điện.
Chương 4: Mạch điện xoay chiều 3 pha. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 1
Chương 1: Tổng quan về mạch
điện, các định luật cơ bản.
1.1 Các đại lượng đặc trưng năng lượng trong mạch điện.
1.2 Các phần tử cơ bản của mạch điện.
1.3 Các định luật cơ bản của mạch điện. 1.4 Bài tập. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 2 Mục tiêu chương 1:
• Định nghĩa được các phần tử và các đại lượng cơ bản của mạch điện.
• Nhận biết được các kí hiệu trong mạch điện.
• Phát biểu được các Định luật cơ bản của mạch điện: Định
luật Ohm, định luật Kirchhoff 1,2.
• Áp dụng các kiến thức và định luật về điện giải bài tập. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 3  Khái niệm
• Mạch điện là một mạch vòng hình thành liên tục (không
gián đoạn) bởi các vật dẫn, cho phép dòng electrons đi
qua một cách liên tục, không có điểm mở đầu và không có điểm kết thúc.
• Mạch điện gián đoạn (hở mạch) khi các vật dẫn không
tạo thành mạch vòng khép kín và các electron không thể di
chuyển liên tục qua chúng. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 4
1.1 Các đại lượng đặc trưng năng lượng trong mạch điện.
• Đặc trưng bởi 3 đại lượng sau : dòng điện, điện áp và công suất. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 5 1.1.1 Dòng điện
• Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích
dưới tác dụng của điện trường.
• Cường độ dòng điện I là đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng điện.
• Cường độ dòng điện được tính bằng lượng điện tích chạy
qua tiết diện của phần tử trong một đơn vị thời gian. i=dq/dt
Trong đó: [q] = [Coulomb]; [t] = [s] [i]=[Ampe], [A] Qui ước:
Chiều dòng điện hướng từ cực dương về cực âm của nguồn
hoặc từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 6 1.1.2 Điện áp
• Điện áp là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích lũy năng lượng của dòng điện.
• Trong mạch điện, tại mỗi điểm đều có một điện thế φ nhất
định. Hiệu điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp U. UAB = φA - φB Trong đó:
φA: điện thế tại điểm A [V]
φB: điện thế tại điểm B [V]
UAB: hiệu điện thế giữa A và B, [Volt], [V]
Qui ước: Chiều điện áp là chiều từ điểm có điện thế cao đến
điểm có điện thế thấp. 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 7 1.1.3 Công suất
• Công suất P là đại lượng đặc trưng cho khả năng thu và
phát năng lượng điện trường của dòng điện.
• Công suất được định nghĩa là tích số của dòng điện và điện áp: P = U.I
Trong đó : [U]=[V] ; [I] = [A] ; [P] = [W].
- Đơn vị công suất là Watt [W].
 Lưu ý: Đối với mạch điện xoay chiều, công thức tính
công suất tác dụng như sau: P = U.I.cosφ Trong đó:
U : là điện áp hiệu dụng [V]
I : là dòng điện hiệu dụng [A]
cosφ: là hệ số công suất,
φ = ψu – ψi (với ψu là góc pha đầu của điện áp và
ψi là góc pha đầu của dòng điện). 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 8
1.2 Các phần tử cơ bản của mạch điện. 1.2.1 Nguồn
 Nguồn độc lập
Giá trị của nguồn không phụ thuộc bất kỳ vào phần tử nào trong mạch. • Nguồn áp độc lập • Nguồn dòng độc lập
 Nguồn phụ thuộc
Giá trị của nguồn bị điều khiển hay phụ thuộc bởi một điện áp
hoặc một dòng điện ở nơi khác trong mạch. • Nguồn áp phụ thuộc
• Nguồn dòng phụ thuộc 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 9 1.2.2. Tải
1.2.2.1 Điện trở R (Ω) 1.2.2.2 Cuộn dây L (H) 1.2.2.3 Tụ điện C (F) 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 10 1.2.2.1 Điện trở
• Đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng. • Kí hiệu: R - US standard - IEC standard • Đơn vị: Ω(Ohm) 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 11
1.2.2.1 Điện trở (tt)
 ĐỊNH LUẬT OHM :
Gọi i là dòng điện qua điện trở và u là điện áp giữa hai
đầu R. Điện trở R thỏa quan hệ áp và dòng (định luật Ohm) sau đây: u(t) = R.i(t)
Trong đó: [ u ] = [V] ; [ R ] = [ Ω ] ; [ i ] = [A]
Lưu ý:-Ngắn mạch: tại vị trí ngắn mạch điện trở R = 0Ω.
- Hở mạch: tại vị trí hở mạch điện trở R = ∞ . 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 12 1.2.2.2 Cuộn dây
• Đặc trưng cho khả năng tạo nên từ trường của phần tử mạch điện. • Ký hiệu:
L: Điện cảm của cuộn dây. • Đơn vị: [H] (Henry)
• Quan hệ giữa dòng và áp của cuộn dây: u = L*di/dt Trong đó:
i là dòng điện đi qua cuộn dây [A]
u: là điện áp đặt giữa 2 đầu cuộn dây [V] 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 13 1.2.2.2 Tụ điện
• Đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng điện trường. • Ký hiệu:
C: điện dung của tụ điện. • Đơn vị: [F] Farad
1uF = 10-6F , 1nF = 10-9F , 1pF = 10-12F
• Quan hệ giữa dòng và áp của tụ điện: i=C*du/dt Trong đó:
I là dòng điện đi qua tụ điện [A]
u: là điện áp đặt giữa 2 đầu tụ điện [V] 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 14
1.3 Các định luật cơ bản của mạch điện.
1.3.1 Định Luật Ohm (xem phần 1.2.2.1 Điện trở)
1.3.2 Định Luật Kirchhoff 1
1.3.3 Định Luật Kirchhoff 2 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 15
1.3.2 Định Luật Kirchhoff 1.
Tổng giá trị đại số dòng điện tại 1 nút bằng 0: ∑ ± = Lưu ý:
Nếu ta qui ước dòng điện đi vào nút A mang dấu cộng (+),
thì dòng điện đi ra nút A mang dấu trừ (-) hoặc ngược lại. Ví dụ:
Áp dụng ĐL K1, ta có phương trình: + − − − = 0 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 16
1.3.3 Định Luật Kirchhoff 2.
Tổng giá trị đại số điện áp của các phần tử trong 1 vòng kín
bất kỳ thì bằng 0: ∑ ± = Ví dụ:
Áp dụng ĐL K2, bắt đầu từ điểm A (làm chuẩn) ,ta có phương trình:
i. R + V + V + V − V + i. R -V = 0 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 17  Câu hỏi:
1. Công thức tính cường độ dòng điện dựa trên lượng điện tích?
2. Chiều quy ước của dòng điện?
3. Công thức tính điện áp giữa hai điểm A và B dựa trên điện thế mỗi điểm?
4. Chiều quy ước của điện áp?
5. Công thức tính công suất mạch điện một chiều, xoay chiều? 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 18  Câu hỏi:
6. Ký hiệu nguồn áp, nguồn dòng (độc lập)?
7. Ký hiệu của điện trở, đơn vị?
8. Ký hiệu của cuộn dây, đơn vị?
9. Công thức phụ thuộc dòng và áp của cuộn dây?
10. Ký hiệu của tụ điện, đơn vị?
11. Công thức phụ thuộc dòng và áp của tụ điện? 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 19  Câu hỏi:
12. Phát biểu định luật Ohm?
13. Phát biểu định luật Kirchoff 1?
14. Phát biểu định luật Kirchoff 2? 9/2014
GV. TRẦN THỤY UYÊN PHƯƠNG 20