Bài giảng Giải tích mạch - Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản

Nội dung text: Bài giảng Giải tích mạch - Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản

1. Giáo trình & Tài liệu  Mạch điện 1 & Mạch điện 2  NXB ĐHQG Phạm thị Cư, Lê Minh Cường, Trương Trọng Tuấn Mỹ  Bài tập Mạch điện 1 & Bài tập Mạch điện 2  NXB ĐHQG Phạm thị Cư, Lê Minh Cường, Trương Trọng Tuấn Mỹ  E-learning  dqtuan@hcmut.edu.vn Bài giảng Giải tích Mạch 2015 2
2. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  1.1 Giới hạn và phạm vi ứng dụng của bài toán mạch  1.2 Các phần tử mạch  1.3 Công suất và năng lượng  1.4 Phân loại mạch điện  1.5 Các định luật cơ bản & biến đổi tương đương Bài giảng Giải tích Mạch 2012 4
3. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản Vị trí môn học ΣI  G11 G12 G1n V1  V1 Giải và tìm đáp án      G G G V ΣI các yêu cầu  21 22 2n  2  =  V2  của bài toán           Gm1 Gm2 Gm3 Vm ΣI      Vm  Bài giảng Giải tích Mạch 2015 6
4. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản Cấu trúc phần tử mạch PHẦN TỬ 2 CỰC PHẦN TỬ 3 CỰC PHẦN TỬ 4 CỰC Các phần tử khác R, L, C, BJT, FET Máy biến áp
5. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Điện cảm . Đặc trưng cho tích phóng năng lượng từ trường. . Quan hệ dòng áp trên điện cảm tuyến tính: di() t 1 t ut()= L L it()= utdtit () + ( ) L LL ∫ LL0 dt t0 . L : điện cảm (độ tự cảm) đơn vị Henry (H) . Ký hiệu trong sơ đồ: i(t) L u(t)
6. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Hỗ cảm ψ ψ . 11 22 Là hiện tượng xuất hiện từ i1 i2 ψ trường trong cuộn dây do 12 ψ 21 dòng điện trong cuộn dây u u khác tạo nên. 1 L1 L2 2 ddψψ11 12 u1 =±± ψ11= Li 1 1 dt dt ψ = ddψψ22 21 22Li 2 2 u =±± 2 dt dt ψψ . Hệ số hỗ cảm M: M =21 = 12 ii 12 M . Mức độ ghép giữa 2 cuộn dây k = 01<<k xác định thông qua hệ số ghép k. LL12
7. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Nguồn áp i(t) Nguồn áp độc lập: u(t) e(t) .Với quan hệ u(t) = e(t) .Trong đó u(t) không phụ thuộc dòng điện i(t) cung cấp từ nguồn và chính bằng sức điện động của nguồn. Nguồn áp phụ thuộc: .u(t) quan hệ phụ thuộc theo áp + u(t)=α.u1(t)=βi2(t) hoặc dòng trên một nhánh khác. -
8. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản 1.3 Công suất và năng lượng  Công suất . Công suất tức thời : p(t) = u(t).i(t) i(t) p(t) : công suất tức thời đơn vị Watt [W] Phần tử u(t) : điện áp tức thời đơn vị Volt [V] u(t) i(t) : dòng điện tức thời đơn vị Amper [A] p(t) > 0: phần tử nhận công suất tại thời điểm đang xét p(t) < 0: phần tử phát công suất tại thời điểm đang xét tT+ 1 0 .Công suất trung bình P= p() t dt [ W ] T ∫ t0 Các phát biểu là ngược lại khi đổi chiều dòng điện hoặc điện áp
9. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản Phần tử Công suất Năng lượng trung bình +∆ 2 tt0 Điện trở PR= RI = 2 WR R∫ i dt t0 Điện dung P = 0 1 C W = Cu 2 C 2 C Điện cảm P = 0 1 L W = Li2 L 2 L Hổ cảm P = 0 1 1 M W = L i2 + L i2 ± Mi i M 2 1 1 2 2 2 1 2
10. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản 1.5 Các định luật cơ bản & biến đổi tương đương.  Các thuật ngữ : . Kích thích, tác động: nguồn áp, dòng, tín hiệu vào . Đáp ứng: dòng, áp trên các nhánh, tín hiệu ngõ ra. . Nhánh: tập hợp các phần tử mạch mắc nối tiếp nhau có cùng dòng điện chảy qua. . Nút (đỉnh): giao điểm ghép nối các phần tử mạch, giao điểm các nhánh (qui ước trong bài toán mạch chọn giao điểm từ 3 nhánh trở lên). . Vòng: tập hợp nhiều nhánh nối tiếp nhau thành vòng kín. . Mắt lưới: là vòng nhỏ nhất không chứa vòng nào khác bên trong nó.
11. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản Siêu nút (Super Node) C1 a R1 C2 b L2 c R3 E1 L1 R2 J E2 d1 d2 d3 Nút lớn (Big Node)
12. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Định luật Kirchhoff 2: KVL (Kirchhoff Voltage Law) .Phát biểu: n ±= e2 ∑ uk 0 L R3 k =1 b (òv ng ) u j L uR3 .Qui ước: 1 R2 uR2 1 uj1 2 e3 •Điện áp dương khi j uC1 c 2 cùng chiều vòng. a e C1 •Điện áp âm khi uj2 e 3 uR1 R ngược chiều vòng. 1 R1 4 uR4 4 uC2 d C2
13. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản e2 R5 R3 i2 b i3 R2 j1 2 j2 i4 R7 c a e i 1 i5 •d : số nút e 1 R 1 R1 4 •n : số nhánh •k : số nguồn dòng d i 6 R6 Hệ PT dòng điện nhánh: (ẩn số là dòng điện trong các nhánh) .d-1 phương trình từ KCL .n-d+1-k phương trình từ KVL
14. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Biến đổi nguồn dòng lý tưởng: n = ± j1 j2 jn ⇔ j jj∑ k k =1 Lưu ý (không tồn tại khi jj12 ≠ ) j1 ⇔ j jj=12 = j j2
15. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Biến đổi điện trở nối tiếp: R1 R2 Rn R n ⇔ RR= ∑ k k =1  Biến đổi điện trở song song: 11n R1 R2 Rn ⇔ R = ∑ RRk =1 k
16. Chương 1: Các khái niệm & định luật cơ bản  Qui tắc phân áp: R1 R2 Rk Rn R uu= k uk k  u ∑ R  Qui tắc phân dòng: i 1 ik  Rk iik =  R1 R2 Rk Rn 1 ∑ R