CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM
CƠ BẢN
1. Các khái niệm
2. Các phần tử mạch
3. Các phép biến đổi tương đương
4. Các định luật cơ bản

3:48 PM

Chương 1

1

Tài liệu tham khảo
[1] Ngô Cao Cường – “Mạch điện 1” – ĐH Kỹ thuật Công nghệ TPHCM.
[2] Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ - Lê Minh Cường – “Mạch điện 2” - ĐH Bách Khoa
TPHCM.

3:48 PM

Chương 1

2

1


Các khái niệm
 Nguồn điện: là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng,
hóa năng, nhiệt năng,… thành điện năng.

 Phụ tải: là các thiết bị tiêu thụ năng lượng và biến đổi điện năng
thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang
năng, ….
 Cực của phần tử điện là các đầu ra. Phần tử có thể 2 cực, 3 cực, 4
cực, … Trên các cực của phần tử có dòng điện, điện áp và công
suất.

3:48 PM

Chương 1

3

Các khái niệm
 Cường độ dòng điện:
- Dòng điện: dòng các điện tích dịch chuyển có hướng.
- Chiều dòng điện: chiều chuyển động dòng điện tích dương.
- Cường độ dòng điện: lượng điện tích chuyển qua một bề mặt (tiết diện
ngang của dây dẫn) trong một đơn vị thời gian.
- Đơn vị cường độ dòng điện là Ampere (A).
- Ký hiệu: i

3:48 PM

Chương 1

4

2



Các khái niệm
 Cường độ dòng điện:

3:48 PM

Chương 1

5

Các khái niệm
 Điện áp:
- Là công sinh ra khi 1 đơn vị điện tích dương dịch chuyển từ A đến B.
uAB = VA - VB; VA và VB là điện thế điểm A và B.
- Đơn vị : Volt (V)
- Ký hiệu : u
Điện áp u là lượng đại số theo chiều xác định (uAB = - uBA).
uAB > 0: thế A cao hơn thế B; uAB < 0: thế B cao hơn thế A.

3:48 PM

Chương 1

6

3


Các khái niệm
 Điện áp:


3:48 PM

Chương 1

7

Các khái niệm
 Công suất
Chọn chiều dòng điện và điện áp trên nhánh trùng nhau
p = ui
p < 0: nhánh phát năng lượng
p > 0: nhánh thu năng lượng
Đơn vị: W (Watt)
Công suất mạch một chiều (DC)

Công suất mạch xoay chiều (AC)

u = 5(V) ; i = 5(A)

u(t)= 5cost(V); i(t) = 5sint (A)

p= u.i = 25 (W)

p(t) = u(t).i(t) = 25 costsint = 12,5sin2t (W)

3:48 PM

Chương 1


8

4


Các phần tử mạch
Điện trở: đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng điện từ.
Ký hiệu: R
Công suất tiêu tán P = RI2
Quan hệ: u = Ri
Đơn vị: Ohm [Ω]

3:48 PM

Chương 1

9

Các phần tử mạch
Điện cảm: đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng từ trường.
Ký hiệu: L
Năng lượng từ trường: WM =1/2 Li2
Quan hệ: u = Ldi/dt
Đơn vị: Henry [H]

3:48 PM

Chương 1

10


5


Các phần tử mạch
Điện dung: đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng điện trường.
Ký hiệu: C
Quan hệ: i = Cdu/dt
Năng lượng điện trường: WE = ½ Cu2
Đơn vị: Fara [F]

3:48 PM

Chương 1

11

Các phần tử mạch
Điện trở nhớ (memristor): đặc trưng cho quan hệ giữa điện tích và
từ thông, là giá trị điện trở phụ thuộc vào điện tích.
Ký hiệu: M
Quan hệ: u = Mi
M=

1

ROFF: trạng thái điện trở thấp
RON: trạng thái điện trở cao
v: độ linh động của chất phụ gia trên lớp nano
D: độ dày lớp nano


3:48 PM

Chương 1

12

6


Các phần tử mạch
Hỗ cảm: là hiện tượng xuất hiện từ trường trong cuộn dây do dòng điện
trong cuộn dây khác tạo nên.
Thông số đặc trưng cho hỗ cảm là hệ số hỗ cảm M.
Dấu *: các cực cùng tính

Dấu (+) nếu 2 dòng điện cùng chảy vào cực cùng tính.
Dấu (-) nếu 2 dòng điện cùng chảy vào hai cực khác tính.
3:48 PM

Chương 1

13

Các phần tử mạch
Hỗ cảm

3:48 PM

Chương 1


14

7


Các phần tử mạch
Phần tử nguồn độc lập: đặc trưng cho hiện tượng nguồn
+ Nguồn áp: được gọi là sức điện động.
Ký hiệu: e
Quan hệ: u = e, trong đó e không phụ thuộc dòng điện i
.
+ Nguồn dòng:
Ký hiệu: j
Quan hệ i = j, trong đó j không phụ thuộc điện áp

3:48 PM

Chương 1

15

Các phần tử mạch
Phần tử nguồn phụ thuộc: là phần tử phụ thuộc vào dòng điện hay điện áp
nào đó của mạch.
+ Nguồn áp phụ thuộc áp: (VCVS –
Voltage Controlled Voltage source)
: không thứ nguyên

+ Nguồn áp phụ thuộc dòng: (CCVS

– Current Controlled Voltage source)
r: Ω (ohm)

3:48 PM

+ Nguồn dòng phụ thuộc áp: (VCCS –
Voltage Controlled Current source)
g: S(Siemen) hay Ω-1

+ Nguồn dòng phụ thuộc dòng: (CCVS –
Current Controlled Current source)
β: không thứ nguyên

Chương 1

16

8


Kết cấu hình học
Nhánh: gồm các phần tử mắc nối tiếp trong đó có cùng dòng điện chạy qua.
Nút (đỉnh): giao điểm của từ ba nhánh trở lên.
Vòng: là lối đi kép kín qua các nhánh.
Mắt lưới: là vòng mà không chứa vòng nào khác bên trong nó.

3:48 PM

Chương 1


17

Các phép biến đổi tương đương
Biến đổi điện trở

Điện trở ghép nối tiếp

3:48 PM

Điện trở ghép song song

Chương 1

18

9


Các phép biến đổi tương đương
Biến đổi nguồn

Các nguồn áp nối tiếp

3:48 PM

Các nguồn dòng song song

Chương 1

19


Các phép biến đổi tương đương
Biến đổi sao – tam giác

3:48 PM

Chương 1

20

10


Các phép biến đổi tương đương
Biến đổi sao – tam giác
b

3:48 PM

Chương 1

21

Các phép biến đổi tương đương
Biến đổi sao – tam giác

Rab = ?

3:48 PM


Rx = ? để Rab = 1,5

Chương 1

22

11


Các định luật cơ bản
Định luật Kirchhoff 1 (K1)

Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kỳ
bằng không.

Quy ước: các dòng điện có chiều đi vào nút mang dấu “+”, đi
ra khỏi nút mang dấu “-” hay ngược lại.

Tổng các dòng điện đi vào nút bằng tổng
các dòng điện ra khỏi nút.
3:48 PM

Chương 1

23

Các định luật cơ bản
Định luật Kirchhoff 1 (K1)
Mở rộng: Tổng đại số các dòng điện đi qua mặt cắt bất kỳ trong một mạch


điện bằng không.

3:48 PM

Chương 1

24

12


Các định luật cơ bản
Định luật Kirchhoff 2 (K2) Tổng đại số các điện áp trên các phần tử dọc theo

tất cả các nhánh trong một vòng bằng không

Nếu chiều vòng đi từ cực “+” sang cực “-” của điện áp, thì
điện áp mang dấu “+”, còn ngược lại mang dấu “-”

3:48 PM

Chương 1

25

Các định luật cơ bản
Số nhánh n = 6; Số nút d = 4

Số phương trình K1 là (d-1) = 3
Số phương trình K2 là (n-d+1) = 3

Phương trình K1:

Phương trình K2:

3:48 PM

Chương 1

26

13


Các định luật cơ bản

I1 = 1A, xác định dòng điện trong các
nhánh và công suất cung cấp bởi nguồn
dòng 2A

3:48 PM

Tìm dòng điện trong các nhánh

Chương 1

27

Các định luật cơ bản
Định luật cân bằng công suất: Tổng công suất trên các phần tử trong


mạch bằng không

Tính dòng và áp trên các phần tử, nghiệm
lại sự cân bằng công suất trong mạch.

3:48 PM

Chương 1

28

14


Bài tập

u0 = ?

Dùng phép biến đổi tương đương, tìm i1 và i2

Xác định dòng và áp trên mỗi phần tử của
mạch biết e(t)=cost(V), j(t) = sint(A).

3:48 PM

Chương 1

29

15