Giáo trình kỹ thuật điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.69 MB, 451 trang )
CHỬĐỨC TRÌNH
GIÁO TRÌNH
Kĩ THUẬT ĐIỆN
NHÀ XUÁT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Lời nói đ ầ u ………………………………………………………………………………………..
ix
Chương 1. Giới t h iệ u ………………………………………………………………………………
1
1.1. Giới th iệu chung về K ỹ thuật đ iệ n …………………………………….
1
1.2. M ạch điện, dòng điện và điện á p ………………………………………..
2
1.3. C ông suất và năng lư ợ n g ………………………………………………………..
7
1.4. Giới th iệu các phần tử m ạch đ iệ n ……………………………………….
9
1.4.1. Dây d ẫn ………………………………………………………………………………………
9
1.4.2. Nguồn th ế………………………………………………………………………………….
10
1.4.3. Nguồn dòng………………………………………………………………………………
11
1.4.4. Các phần tử trở kháng……………………………………………………………..
12
1.5. Các định luật trong m ạch đ iệ n …………………………………………..
12
1.5.1. Định luật O hm ………………………………………………………………………….
12
1.5.2. Định luật Kirchhoff theodòng điện- KCL……………………………………
14
1.5.3. Định luật Kirchhoff theođiện áp – KVL……………………………………..
17
1.6. B ài t ậ p ………………………………………………………………………………………
21
Chương 2. M ạch điện tr ở ……………………………………………………………………..
29
2.1. M ạch điện trở m ắc nối tiếp và song s o n g ………………………..
30
2.1.1. Mạch điện trở mắc nối tiếp ………………………………………………………..
30
2.1.2. Mạch điện trở mắc song song…………………………………………………..
31
2.2. P hân tích m ạch điện sử dụng nguyên lý m ạch nối tiếp và song
s o n g ……………………………………………………………………………………………………
34
Giáo trĩnh K ĩ thuật điện
iv
2.3. M ạch chia
th ế và chia d ò n g ………………………………………………….
36
2.4. P h ân tích m ạch điện th eo nút điện á p …………………………….
40
2.5. P h ân tích m ạch điện th eo lưới dòng đ iệ n …………………………
54
2.6. N gu yên lý xếp c h ồ n g …………………………………………………………….
62
2.7. M ạch tương đương T hévenin và N o r to n …………………………..
70
2.8. Cầu điện tr ở ……………………………………………………………………………..
83
2.9. B ài t ậ p ………………………………………………………………………………………
85
Chương 3. Đ iện kháng và dung k h á n g ……………………………………………..
95
3.1. Thời gian và năng lư ợ n g ………………………………………………………
95
3.2. Tụ đ iệ n ………………………………………………………………………………………
96
3.3. Tụ điện m ắc nối tiếp và song s o n g ………………………………….
104
3.4. T ính chất vật lý của tụ đ iệ n ……………………………………………
107
3.5. C uộn c ả m ……………………………………………………………………………….
107
3.6. C uộn cảm m ắc nối tiếp và song s o n g …………………………….
111
3.7. C uộn cảm thực t ế ………………………………………………………………
112
3.8. H ỗ c ả m …………………………………………………………………………………….
113
3.9. T ích phân và vi phân sử dụng công cụ Sym bolic-M A T L A B .
114
3.10. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………..
Chương 4. Quá trình quá đ ộ ……………………………………………………………
121
129
4.1. M ạch R C bậc n h ấ t ……………………………………………………………..
129
4.2. M ạch R L bậc n h ấ t ……………………………………………………………..
135
4.3. M ạch R C và R L với lối vào là tín hiệu th ơn g dụng .. .
141
4.3.1. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu xung
vng……………..
141
4.3.2. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu sin………………………………….
143
4.3.3. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu xung
146
tam giác…………
4.4. M ach R C và R L nhiều điên tr ở ……………………………………….
148
Mục lục
V
4.5. M ạch bậc h a i…………………………………………………………………………
150
4.5.1. Mạch RLC mắc nối tiếp…………………………………………………………..
150
4.5.2. Mạch RLC mắc song song………………………………………………………..
154
4.5.3. Mạch với hệ phương trình vi phân……………………………………………
158
4.6. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………….
160
C hương 5. Q uá trình d ừ n g ………………………………………………………………..
169
5.1. D òn g đ iện và điện áp dạng s in e ……………………………………….
170
5.2. Số phức và công thức E u le r ……………………………………………….
176
5.3. P h a ………………………………………………………………………………………….
179
5.4. Trở kháng p h ứ c ……………………………………………………………………
184
5.5. P h ân tích m ạch điện sử dụng phương pháp pha và trở kháng
p h ứ c ………………………………………………………………………………………………….
188
5.6. P h ân tích m ạch điện th eo nút điện áp và lưới dòng điện
192
5.7. C ông suất trong m ạch A C …………………………………………………
199
5.8. M ạch tương đương T hévenin và N o r to n ………………………..
212
5.9. M ạch ba pha cân b ằ n g ………………………………………………………..
217
5.9.1. Nguồn điện áp ba pha đấu nối theo kiểu Y ………………………………
219
5.9.2. Nguồn điện áp ba pha đấu nối theo kiểu A ………………………………
225
5.10. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………..
229
C hương 6. Đ áp ứng tần số, m ạch lọc và cộng h ư ở n g …………………
241
6.1. P h ân tích Fourier, m ạch lọc và hàm tr u y ề n …………………
242
6.2. M ạch lọc tần thấp bậc n h ấ t ……………………………………………..
252
6.3. D ecib els, nối tầng C ascade, th an g tần số logarithm. . .
256
6.4. Đ ồ th ị B o d e …………………………………………………………………………..
259
6.5. M ạch lọc tầ n cao bậc n h ấ t …………………………………………………
262
6.6. C ộng hưởng nối t i ế p ……………………………………………………………
266
6.7. C ộng hưởng song s o n g ………………………………………………………..
272
6.8. M ạch lọc bậc hai lý tư ở n g …………………………………………………
275
Giáo trình K ĩ thuật điện
vi
6.9. H àm tru y ền, đồ thị B o d e sử dụng M A T L A B ………………
280
6.10. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………
286
C hương 7. M ạch từ và biến t h ế ……………………………………………………….
295
7.1. T ừ tr ư ờ n g ………………………………………………………………………………..
295
7.2. M ạch t ừ ……………………………………………………………………………………
306
7.3. C uộn cảm và hỗ c ả m …………………………………………………………..
313
7.4. Vật liệu t ừ ………………………………………………………………………………
317
7.5. B iến áp lý t ư ở n g …………………………………………………………………..
320
7.6. B iến áp t h ự c ………………………………………………………………………….
326
7.7. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………..
332
C hương 8. M áy đ iện m ột c h iề u …………………………………………………………
341
8.1. Tổng q uan về động c ơ …………………………………………………………
341
8.2. N g u y ên tắ c h o ạ t động của m áy điện m ột c h iề u ……………..
350
8.3. M áy đ iện m ộ t c h iề u …………………………………………………………….
355
8.4. Các đ ộ n g cơ m ột chiều k ết nối Shunt và động cơ m ột chiều
kích thích riên g r ẽ ………………………………………………………………………..
362
8.5. Đ ộng cơ m ộ t chiều đưỢc kết
nối th eo kiểu nối tiếp. .. .
368
8.6. Đ iều k h iển và kiểm so á t tố c
độ quay của động cơ D C .
371
8.7. M áy p h á t đ iện m ột c h iề u ……………………………………………………
376
8.8. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………..
381
C hương 9. M áy đ iện xoay c h iề u ………………… ……………………………………
387
9.1. Đ ộn g cơ cảm ứng ba p h a ……………………………………………………
387
9.2. M ạch đ iện tư ơ n g đương và tín h toán hiệu su ất của các động
cơ cảm ứ n g ……………………………………………………………………………………..
396
9.3. M áy đ iện đ ồ n g b ộ …………………………………………………………………
408
9.4. Đ ộn g cơ m ộ t p h a …………………………………………………………………..
422
9.5. Đ ộn g cơ bước và đ ộn g cơ D C không chối q u é t ……………..
427
Mục lục
vii
9.6. B iến t ầ n ………………………………………………………………………………….
429
9.7. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………
434
N hững kí h i ệ u ……………………………………………………………………………………….
439
Tài liêu th am k h ả o ………………………………………………………………………………
441
Kỹ thuật điện là m ột lĩnh vực kỹ th u ật liên quan đến việc nghiên cứu và ứng
dụng về điện, điện tảí, điện từ, điều khiển và tự động hóa,… Trong nửa sau thế kỷ
XIX. kỹ thuật điện bắt đầu phát triển nhanh với các thành tựu về thương mại hóa
điện báo, điện thoại, phân phối và tiêu thụ điện. Sau đó, phát thanh truyền hình và
thiết bị ghi âm, thu hình điện tử trở thành m ột phần của cuộc sống hàng ngàv. Việc
phát minh ra transistor, các mạch tích hỢp và cơng nghệ vi chế tạo làm giảm các
clii phí của các thiết bị điện tử nên nó đã được sử dụng rộng trong hầu hết các gia
đình. Gần đâv, cơng nghệ truyền thơng khơng dây phát triển mạnh mẽ đưa đến các
dịch vụ thông tin di động đến với rnợi ngành, mọi lĩnh vực và mọi người trên tồn
thế giới.
Kỹ thuật điện là mơn học cơ sở đầu tiên trong nhóm các mơn học về kỹ thuật
điện, điện tử thông thường bao gồm các môn Kỹ thuật điện, Linh kiện điện tử, Kỹ
th u ật điện tử tương tự, và Kỹ th u ậ t điện tử số. Kỹ thuật điện là môn học cơ sở của
các ngành công nghệ và kỹ thiiật như: Điện tử, truyền thông; Vật lý điện tử và vô
tuyến; Cơ điện tử; Cơ học kỹ thuật; Kỹ th u ật điều khiển; Năng lượng,… Môn học
này thường được tổ chức giảng dạy cho sinh viên vào học kỳ 2 năm thứ nhất (hoặc
chậm nhất là học kỳ một năm học th ứ 2 ).
T ừ năm 2008, Khoa Điện tử – Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học
Quốc gia Hà Nội được đầu tư p h át triển chương trình đào tạo chuẩn quốc tế với một
khung chương trình đào tạo hiện đại và cập nhật. Hầu hết các mơn học của chương
trình đều được giảng dạy dựa trên các giáo trình tiếng Anh do các nhà xuất bản
nổi tiếng trên thế giới phát hành. Các sách giáo trình tiếng Anh này thường được
sử dụng rộng rãi ở các trường Đại học công nghệ, kỹ thuật hàng đầu trên thế giới.
Cuốii “Electrical engineering principle and applications” của GS. Allan R. Hambley
do Nhà xuất bản Pearson phát hành được lựa chọn là sách giáo khoa cho môn học
Kỹ thuật điện của Khoa Diện tử – Viễn thơng. Giáo trình Kỹ thuật điện này được
soạn trên cơ sở tiếp thu nền tảng của cuốn sách tiếng Anh vừa đề cập. Sau gần 10
năm giảng dạy, nhóm giảng viên mơn học Kỹ thuật điện của Khoa Điện tử – Viễn
thông đã cập nhật các thông tin, cũng như đưa ra các bài tập, các code M atlab cho
X
Giáo trình K ĩ thuật điện
phù hợp với các chuẩn của hộ thống điện, điện tử của Việt Nam.
Trong quá trình biên soạn, tác giả đã hệ thống lại các kiến thức đã có, trình bày
logic và dễ hiểu để đạt được mục tiêu của cuốn giáo trình. Giáo trình “Kỷ thuật
điện” này bao gồin 9 chương:
Chương 1. Giới thiệu: Trình bàv tổng quan về Kỹ thuật điện, các định nghĩa về
dịng điện, điện áp, cơng suất và năng lượng, inột số định luật và niột số phần tử cơ
bản như nguồn dòng, nguồn thế, điện trở, tụ điện, cuộn cảm những linh kiện cơ bản
tạo nên rnột mạch điện.
Chương 2. Mạch điện trở: Trình bày các kiến thức về mạch điện bao gồm điện
trở và các nguồn điện, các phương pháp kết nối điện trở cơ bản nhxr mạch nối tiếp,
mạch song song và các ứng dụng của nó trong thực tế. Phương pháp phân tích mạch
theo các nút điện áp và các hlới dòng điện là hai phương pháp phân tích mạch diện
cơ bản được trình bày chi tiết với nhiều ví dụ đi kèm. Đây là hai phương pháp phân
tích mạch điện chủ đạo trong việc thiết kế mạch điện. Các phương pháp này được
mở rộng ra cho các mạch phức tạp bao gồm không chỉ các điện trở m à cịn có tham
gia của các phần tử khác như tụ điện, cuộn cảm và các linh kiện tích cực,… Nguyên
lý mạch xếp chồng, các mạch tương đương Thévenin và Norton, mạch cầu điện trở
được trình bày trước khi đóng lại chương về mạch điện trở này.
Chương 3. Tụ điện và cuộn cảm: Trình bày về tụ điện và cuộn cảm với những
kiến thức tổng quan về cấu tạo, ĩiguyên tắc hoạt động, các mạch điện đơn giản và
ứng dụng của hai linh kiệu này. Chương 3 giới thiệu một số ví dụ sử dụng Matlab
với cơng cụ Syinbolic để giải các phương trình vi phân và tích phân trong phân tích
các mạch điện. Kiến thức chương này là cơ sở để sinh viên học tốt các kiến thức của
hai chương tiếp theo.
Chương 4. Quá trình quá độ: Trình bày phương pháp phân tích và khảo sát quá
trình quá độ của rnột mạch điện. Chương này giới thiệu các mạch điện bậc nhất
như RC, LC và mạch bậc hai R L C mắc nối tiếp và R L C mắc song song. Phương
pháp phân tích cơ bản sỉr dụng các phương pháp cho mạch điện trở đưỢc trình bày
trong chương 2. Tuy nhiên, do cuộn cảm và tụ điện là các phần tử chứa năng lượng,
nên các phương trình mạch điện thể hiện dưới dạng phương trình vi phân. Sinh viên
được học phương pháp lập các phương trình vi phân và tìm các điều kiện ban đầu
của mạch điện. Các phương trình vi phân và hệ phương trình vi phân được giải bằng
cơng cụ Symbolic của Matlab. Dựa vào các cơng cụ này sinh viên có thể khảo sát
các mạch điện bằng cách thay đổi các thông số của mạch điện.
Chương 5. Quá trình dừng sin: Trình bày phương pháp phân tích và khảo sát
mạch điện trong điều kiện dừng và bị tác động bởi nguồn tín hiệu sin thông qua
phương pháp pha và trở kháng phức. Mạch tương đương Thévenin và Norton cho
mạch điện xoay chiều cũng được trình bày. Phần cuối của chương này trình bày các
kiến thiíc cơ sở của mạch điện ba pha cân bằng.
LỜI nói đầu
xi
Chương 6. Đáp ứng tần số, lọc và cộng hiíởng; Trình bày phân tích mạch điện
theo tần số với các phương pháp Poiirier. Các khái niệm về mạch lọc, đáp iífng tần
số, hàrn truyền, đồ thị bode được giới thiệu trong chương này làm nền tảng để sinh
viên học các mơn sâu hơn về tín hiệu và hệ thống trong các học kỳ tiếp theo. Các
mạch cộng hưởng cũng được trình bày dựa trên nền tảng hai mạch R L C mắc song
song và nối tiếp.
Chương 7. Mạch từ và biến thế: Trình bày các kiến thức cơ bản về mạch từ, cấu
tạo và hoạt động của biến thế. Đây là các kiến thức cơ bản để sinh viên đọc hai
chương tiếp theo về các loại động cơ một chiều và xoay chiều.
Chương 8 và 9. Các máy điện một chiều và máy điện xoay chiều: Trình bày tổng
quan về các động cơ điện một chiều và xoay chiều. Hai chương này dừng lại ở mức
giới thiệu các khái niệm và kiến thức cơ bản để sinh viên có thể tiếp cận và làm việc
được với các loại động cơ này trong thực tế.
Sinh viên cần tích lũy một số kiến thức vật lý, toán học cơ bản là điều kiện tiên
quyết để có thể học tốt lĩiôn học này như: Vật lý điện và từ; các kiến thức về ma
trận và phương trình vi phân đơn giản. Dể học tốt môn học này, sinh viên cần có
inột số kỹ năng lập trình và võ đị thị cơ bản (M atlab là cơng cụ phầii mềrn chính
được sử dụng trong giáo trình này). Ti’orig quá trình học tập, sinh viên cần làm các
bài tập và viết chương trình M atlab để giải các bài tập (nếu có) để hiểu sâu các kiến
thức được trình bàv trong phần lý thuyết. Các nội dung lý thuyết cũng có thể được
kiểm chứng thông qua các mạch điện thực nghiệm, nếu điều kiệu cho phép sinh viên
có thể tự lắp các mạch điện, đo đạc và so sánh với các kết quả giải bằng lý thuyết.
Các kiến thức của môn Kỹ thuật điện khá rộng và liên quan nhiều đến các hiện
tượiig Vật lý. Do đó, để hiểu rộng và có thể vận dụng đvrợc các kiến thức của môn
học Kỷ thuật điện thì sinh viên cần liên hệ gắn kết các kiến thức đã học, đáp ứng
của các mạch điện với các hiệu tượng Vật lý, Cơ học, kể cả các bài tốn về kinh tế
và xã hội…
Giáo trình này được sử dụng giảng dạy cho các sinh viên ngành Công nghệ kĩ
thviật điện tử, truyền thông; Công nghệ kĩ thuật cơ điện tử; và Cơ học kĩ thuật của
Ti-ường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Trong quá trình học tập, sinh
viên nên kết hợp đọc giáo trình này với một số cuốn sách tiếng Anh về Kỹ thuật
điện, hvíớng dẫn sử dụng M atlab, Vật lý, Tốn đại số, và Tốn giải tích cơ sở.
Tác giả xin được cảm ơn PGS.TS. Trần Quang Vinh, PGS.TS. Nguyễn Quốc
Tuấn, PGS.TS. Trần Dức Tân, TS. Bìii Thanh Tùng, ThS. Nguyễn Ngọc Việt, Trường
Dại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, TS. Đỗ Trung Kiên, TS. Nguyễn Hoàng
Oanh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, PGS.TS.
Nguyễn Đức Minh, Trường Dại học Bách khoa Hà Nội, ThS. Trần Thị Thúy Hà,
Học viện Bưu chính Viễn thơng đã góp ý và chỉnh sửa bản thảo giáo trình. Cảm ơn
các sinh viên K59Đ, Khoa Điện tử – Viễn thơng, Tníờng Đại học Cơng nghệ, Đại
Giáo trình K ĩ thuật điện
xii
học Quốc gia Hà Nội đã hỗ trỢ chỉnh sửa trong quá trình biên soạn.
Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn giáo trình
khơng tránh khỏi những thiếu sót, chúng tơi rất mong nhận được những Ý kiến đóng
góp của bạn đọc để cuốn sách được hoàn thiện hơn. Mọi góp ý xiii gửi về địa chỉ
“Chử Đức Trình, Khoa Điện tử – Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại học
Quốc gia Hà Nội, Nhà E3, 144 Xuân Thủy, c ầ u Giấy, Hà Nội”.
Trân trọng cảm ơn!
Ngày 16 tháng 07 năm 2016
P G S .T S. C hử Đ ức Trình
Chương 1
Giới thiệu
Kể từ khi nhân loại phát iniiili và sử dụng rộng rãi năng lượiig điện, các kỹ sư
điện đóng một vai trị chủ đạo trong sự phát triển của các hệ thống đã làm thay đổi
cuộc sống trên Ti’ái Dất. Có thể Iiói, điện đã làm nên cuộc cách rnạng mới về khoa
học cơng nghệ. Máy tính, ti vi, điện thoại, vệ tinh, thiết bị cliẩn đoán và phẫu thuật
y tế, robot và các tliiết bị điện khác là những thành phần đại diệu của hệ thống để
xác địiih một xã hội công nghệ hiện đại.
Cliirơng này giới thiện tổng (luan về Kv thuật điện, các định nghĩa về dịng điện,
điện áp, cơng suất và năng lượng, một số định luật và một số phần tử cơ bản nhvt
nguồn dòng, nguồn thế, điện trở, tụ điện, cuộn cảm những linh kiện cơ bản tạo nên
Iiiột mạch diện.
1.1
Giới th iệu chung về K ỹ thu ật điện
Ngày nay, kỹ thuật điện và các sản phẩm của nó xuất hiện troĩig mọi ngành, rnọi
lĩnh vực và gia đình. Năng lượng điện được sản xuất tại các nhà máy điện từ các
nguồii năng lượng khác như nhiệt điện từ than đá, dần khí; thủy điện từ năng lượng
nước; điện hạt nhân; điện niặt trời; điện gió… Nguồn điện năng này được truyền tải
từ CÁC nhà máy điện đến các nơi tiêu thụ thông qua các ưiạng truyền tải điện. Việt
Nam sử dụng chuẩn điện áp dân dụng là 220 V, 50 Hz. Đây là nguồn năng lượiig
chíĩih để vận hành các trang thiết bị điện trong công nghiệp cũng như dân sự như
đèn chiếu sáng, TV, tủ lạnh, các máy điện, động cơ điện, điện thoại,…
Để nâng cao hiệu suất và hiệii quả của truyền tải điện, người ta sử dụng phương
pháp truyền tải dựa trên mạng điện ba pha. Đối với các đường truyền công suất
lớn và dài, người ta thường nâng cao điện áp lên đến 500 kV. Các hệ thống truyền
tải điện bắc nam của nước ta sử dụng mức điện áp 500 kV này. Các đường truyền
Giới thiệu
2
tải phạm vi hẹp hơn thì sử (lụng các mức điện áp 220 kV, 110 kV, 64 kV \’à 22 kV.
Các máy biến thế điíỢc sử dụng để chuyển đổi giữa các mức điện áp truyền tải khác
nhau.
Trong sử dụng điện, nhiều thiết bị sử dụng trực tiếp các nguồn xoay chiều (AC)
như động cơ xoay chiều, quạt điện thơng dụng,… Bên cạnh đó, hầu hết cốc thiết bị
điện tử khác thường sử dụng điện một chiều (DC). Do đó, trong các thiết bị điện
thường có mạch nguồn chuyển dòng điện xoay chiều sang dòng điện inột cliiều (các
mạch chỉnh lưu, mạch DC-DC,…). Do nhu cầu sử dụng các thiết bị di (lộng ngày
càng tăng, nên vai trò của các nguồn pin cũng nâng lên. Diện áp của các pin phổ
tliông hiện nay khoảng 3,7 V nôn nhu cầu thiết kế các mạch điện có điện áp ni
thấp, cơng suất tiêu thụ thấp đang được các nhóm nghiên cứu và các hãng cliế tạo
vi mạch rất quan tâm.
Cuốn giáo trình này giới thiệii và giải thích các ngun lý và kỹ th u ật cơ bản của
kỹ thuật điện bao gồni các kiến thức về mạch điện, các phần tví tích trữ năng lượng
là tụ điện và cuộn cảm, các nguyên tắc để khảo sát đặc trưng quá độ, đặ,c trưng
dừng sin của inạcli điện, các hệ thống điện tử. Các phương pháp khảo sát đáp ứng
tầii số, đồ thị bode, và các mạch cộng hưởng, mạch lọc được giới thiệu thành một
chương trong giáo trình. Phần cuối, giáo trình giới thiệu một số Iiiáy điệii cơ bản
như động cơ inột chiều, động cơ xoay chiều. Cuốn giáo trình này liên quan (lốn nhiều
kliái niệin cơ bản về kỹ thuật diệii và kiến tliức rộag. Do đó, (ỉổ hiểu sâu hơa t ừng
nội (lung cụ thể, người đọc và sinh viên cần tham khảo thêm các cuốn sách chuyên
ngành liên quan.
Có thể Iiói, kỹ thiiật điện là một ngànli rất rộng và nó có thổ pliân thàiứi Iiiột số
các lĩnh vực con như sau:
– Hệ thống điện tử;
– Hệ thống điện, điện tử công suất;
– Hệ thống máy túih;
– Hệ thống truyền thông;
– Hệ thống điều khiển và til động hóa;
– Xử lý tín hiệu;
– Hệ thống điện tử và thiết bị y tế;
– Quang tử;
– Trường điện từ,…
1.2
M ạch điện, dòng điện và điện áp
Tống quan về m ạch điện
1.2 Mạch điện, dòng điện và điện áp
Trước khi định nghĩa các thuật ngĩr của mạch điện, chúng ta tìm hiểu một mạch
điện chiếu sáng trong ô tô gồm rnột nguồn pin, rnột công tắc điện, các đèn pha và
các dây dẫn kết nối tạo thành mạch kín, như hình 1. 1.
Chuyển mạch
12 V
ổ
Nguồn điện__^
biểu diền pin điện
Các kết nối biếu
diễn cho dây dẳn
R
Trờ tải biểu diễn
thiết bị đèĩi pha
Hình 1. 1 : Sơ đồ mạch điện đơn giản điều khiển các đèn pha ơ tơ
Các lực lióa học troiig ắc quy tạo ra dòng hạt tải điện (electroii) hay điện tích
đi qua mạch điện. Điện tích mang năng lượng từ các chất hóa học trong ắc quy và
phân phối cho các đèn pha. Diện áp của nguồn ắc quy sử dụng trong ô tô thông
dụng là nguồn 12 V. Diện áp này có thể được đo là năng lượng nià một đơn vị điện
tích nhận được: khi di qiia ắc quy đó.
Các dây dẫn được chế tạo từ vật liệu dẫn điện tốt như đồng hoặc hợp kim đồng.
Các (lây dẫn này được cách ly về m ặt điện bằng các lớp vỏ cách điện bằng plastic
hoặc cao SII, … Các điện tử có thể di chuyển qua các dây dẫn và không thể qua các
lớp vỏ cách điện. Vì vậy, dịng điện tích di chuyển theo dây dẫn tới các bóng đèn.
Cơng tắc điện được dùng để điều khiển dịng điện. Khi cơiig tắc đóng mạch, dịiig
điện tích có thể đi qua mạch điện. NgiíỢc lại, khi chuyển mạch để hở thì dịng khơng
thể đi qua mạch.
Các đèn pha chứa các dây tungsten đặc biệt có thể chịu được nhiệt độ cao.
TuiigKten cíirig là inột vật dẫn điện nhưng không tốt như đồng. Các điện tử di
chuyển va chạm với các nguyên tử của dây tungsten, làrn dây tiingsten nóng lên. Ta
nói rằng, dây tungsteii này là điện trở. Như vậy, năng lượng đvíỢc truyền từ phản ứng
hóa học trong ắc quy đến tungsten, làm xuất hiện nguồn nhiệt tại đó. Khi tungsten
đủ nóng sẽ phát ra ánh sáng. Ta sẽ thấy rằng, công suất truyền bằng tích của dịng
điện (dịng điện tích) và điện áp (điện thế) tác dụng bởi nguồn ắc quy.
Mạch điện có thể so sánh tương tự với các dòng chảy chất lỏng, trong đó, ắc quy
đóng vai trị như các bơm, các điện tích là các dịng chảy chất lỏng. Các dây dẫn
kim loại tương đirơng với các đường ống dẫn nước. Các cơng tắc điện có vai trị là
các van nước. Các vật cản trong ống dẫn làm dòng chảy bị rối đóng vai trị như điện
trở của dây dẫn, V.V.. Ngồi ra, mạch điện cũng có thể so sánh với một hệ thống
giao thông. Các nút mạch là các nút giao thông. Các con đường tương đương với
các dây dẫn điện, v ề nguyên tắc, thì đường càng rộng thì số lượng phương tiện giao
Gtới thiệu
4
thông đi qua trong một đơn vị thời gian càng nhiều. Các phương tiện giao thơng
đóng vai trị là các hạt tải trong truyền dẫn điện. Trong quá trình học tập, sinh viên
có thể so sánh mạch điện đvíỢc học với các hệ thống vật lý trong tlurc tiễn để inở
rộng thêm các khái niệm, các định nghĩa tăng tính thực tiễii của các nội dung dvíỢc
học. Phương pháp này cũng cho phép sinh viên nhớ và vận (ỉụiig nhanh các nội (luiig
kỹ th u ật được học vào thực tiễn. Nguvên tắc này có thể áp dụng với nhiều mơn học
khác nhau trong chương trình, nó làm cho sinh viên dễ dàiig gắn kết được các kiến
thức của các inơn học khác nhau và thấy được tính tổng thể của một chirưiig trình
đào tạo.
M ạch điện
Mạch điện như inột inơ hình tơán học đe đơn giản hóa các thiết bị điệu (hav
phần tử điện). Mạch điện gồm một số loại phần tử điện kết nối với nhau bằng (lây
dẫn điện tạo thành vịng kín. Một inạch điện ví dụ nhií trên liình 1.1. Cáo phần tử
điện có thể là điện trở, cuộn cảm. tụ điện, nguồn thế, nguồn dòng và nhiều loại khác.
Chúng ta sẽ thảo luận kỹ càng luJn các đặc tính của iriỗi phần tử này à các Ị ) h ầ i i
savi,
Dịiig điện tích có thể chạy qua dây (lẫn, (‘húng (lược biểu (liễn bằng các đường
nối giữa các phần tử mạch (ĩiệii. Nguồn điện tạo ra cáf li.rc có tác dụng làm điện
tích dịch chuyển qvia dây dẫn và các phần tử mạch điện khác. Kết quả là, tiăng lượng
được truyền giữa các phần tử điện.
D òn g điện
Dòng điện là dòng (iịch clniyểii có Inrớng của hạt điệu tícii, chạv qua (lây (lẫn
hoặc phần tử mạch điện. Chiều dòng điệu được quy víớc là chiều dịch cliuyển của
các điện tích dương (hoặc là ngược chiều dịch chuyển của các điện tích âin). Chiều
dirơng của dòng điện được vẽ bằng inột mũi tên.
/
Tiết diện
Dịng điện
a
b
Hình 1.2: Dịng điện qua dây dẫn
Hình 1.2 biểu diễn một đoạn dây dẫn ab có tiết diện s. Gọi q{t) là lượng điện
tích dương dịch chuyển qua tiết diện
theo chiều từ a tới b tại thời điểm t và
Aq — q{t + Aí) —q{t) là lượng điện tích chuyển động qua
theo chiều từ a tới b
trong khoảng thời gian A t thì cườiig độ dịng điện trung bình theo chiều ab trong
s
s
1.2 Mạch điện, dòng điện và điện áp
klioảng A t là:
Cho A t —> 0, ta định nghĩa cường độ dòng điện theo chiều ab tại thời điểm t là
đạo hàm của lượng điện tích q{t) theo thời gian:
.(í) = lim
^ ^ Aí “o A t
dt
(1.2)
^ ^
Nếu giá trị cường độ dịng điện i{t) dương thì chiều dịng điện trùng với chiều từ
a tới b. Ngược lại, nếu giá trị i{t) âm, thì chiều dịng điện là chiều đi từ b tới a.
Đơn vị của cường độ dòng điện trong hộ đơn vị đo lường quốc tế là Ampere. viết
tắ t là A. Nó tương đương với đơn vị Coulombs trên giây {C/ s). (Điện tích của một
electron là -1 ,6 0 2 X 10“ ^® C).
Như vậy, để tìm híỢng điện tích chạy qua phần tử điện trong khoảng thời gian
từ to đến í, ta sử dụng tích phân (lịng điện như sau:
q{t) = í i{t)dt + g(ío)
(1-3)
Jto
VÍ D Ụ 1.1. Tìm dịng điện từ điện tích
Giả sử rằng điện tích theo thời gian qua rnột phần tử mạch điện được cho bởi
q{t) = 0 khi í < 0 và q{t) = 4 —
c khi í > 0. Tính cường độ dịng điện iịt).
Lời giải
T ừ biểu thức tính cường độ dịng điện, ta có:
“
. .t < 0
= 0f khi
.
=
A khi í > 0
V Í D Ụ 1.2, Tìm điện tích và dịng điện trong một dây dẫn
Cho một dây
tổng điện tích và
electron/m^, điện
mỗi điện tích là
Lời giải
dẫn trịn, có chiều dài L = 1 m, đường kính d — 2 mm. Tính
dịng điện qua dây dẫn. Biết rằng, m ật độ điện tích là n = 10^®
tích mỗi electron là Qe = -1,602.10~^^ c và vận tốc trung bình
= 19,9.10“®m /s.
Giới thiệu
Đầu tiên chúng ta đi xác định thể tích dây dẫn:
y = L X Trệ = 1 X
4
4
= 7T X 10 ® in”
Số điện tử có trong dây dẫn trong một thời điểm được tính:
N = V
X
n = 7Ĩ
X 1 0 “ ^ X 10^^ = 7T X 10^^ e le c t r o n
Tổng điện tích trong dây dẫn là:
Q = N x q, = 7rx
X ( – 1, 602.10-19) = -5 0, 33.10^ c
Như vậy, dòng điện trong dây dẫn được xác định là;
I = ^ x v =
Lj
1 9 ,9.10- = l A
D òn g m ột chiều và dòng xoay chiều
Khi một dịng điện khơng đổi theo thời gian thì ta gọi đó là dịng inột chiều
(direct current), viết tắ t là D C. Mặt khác, nếu dịng điện đó có biên độ thay đổi
theo thời gian thì ta gọi là dòng xoay chiều (alternatirig current), viết tắt là A C.
Hình 1.3 biểu diễn các ví dụ về dịng điện rnột chiều và dòng điện xoay chiều theo
thời gian.
Ĩ(A )
i(A)
ỈRnh 1.3: Ví dụ về dịng điện: (a) Dịng một chiều, (b) Dòng xoay chiều
Đ iện áp
Điện áp là hiệu điện thế giữa hai điểm của mạch điện. Trong đó, điện thế tại một
điểm được tính đối với điện thế tại một điểm mốc o nào đó có điện thế được chọn
bằng không vo{t) = 0 .
Vabit) = Va{t) –
Vb{ t )
(1.4)
1.3 Cơng suất và năng lượng
7
+
Vab
b
o———-1
I———- o
Vba
+
Hình l. ị : Diện áp giữa hai điểm a và b
Dơn vị của điện thế và điện áp trong hệ đơn vị đo lường quốc tế là Volt, kí hiệu
là V. Nó tương đương với đơn vị Joules trên Coulomb (J/C ).
Tương tự như dịng điện, ta có điện áp khơng đổi được gọi là điện áp một chiều,
và điện áp có biên độ thay đổi theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều.
Giá trị điện áp Vab là dương thì dịng điện có chiều dương là từ a tới b. Như vậy,
giữa hai điểm a và ò trong mạch điện ta sẽ có:
^ab — ^ba
/1 r\
(1.5)
Vab = – V b a
1.3
C ông suất và năng lượng
C ôn g suất
Xét mạch điện như trong hình 1.5. Do dịng điện i thể hiện độ lớn của dịng điện
tích và điện áp V đo bằng năng lượng truyền qua một đơn vị điện tích qua hai điểm
đang xét. Do đó, tích của dịng điện và điện áp thể hiện năng lượng truyền qua giữa
hai điểm, đại lượng này được gọi là công suất của dịng điện. Cơng thức tính cơng
suất như sau:
p = vi
( 1 .6 )
Đơn vị công suất là W att, ký hiệu là w. Trong thực tế, người ta còn sử dụng
một số đơn vị đo công suất khác như V.A, hoặc J/s,…
N ăn g lượng
Để tính năng lượng ĨV chuyển tải đến một phần tử mạch điện trong thời gian từ
ti tới Í 2, ta tích phân cơng suất:
w = í
p{t)dt
(1.7)
Jti
Khi điện tích dịch chuyển qua các phần tử mạch điện, do đó, năng lượng cũng
được truyền qua các phần tử đó. Điện áp được đo bằng năng lượng để truyền được
Giới thiệu
V
Hĩnh 1.5: Năng lượng truyền qua một phần tử mạch điện
một đơn vị điện tích giữa hai điểm được xét trong mạch điện. Từ các cơng thức tính
cơng suất và năng lượng, ta có thể suy ra một biểu thức tính điện áp như sau:
dw{t)
dq{t)
(1.8 )
VÍ D Ụ 1.3. Tính năng lượng
Trong một mạch điện, một nguồn điện ấp v{t) = 10 V có dịng điện i{t) = 2e~* A
chạy qua. Tìm biểu thức tính cơng suất của nguồn và tínli Iiăng lượng trong khoảng
thời gian từ t\ = 0 đến t ‘2 = 00 ?
Lời giải
Công suất trên nguồii là:
p{t)
= v{t)t{t)
= 10 X 2e~’
= 20 e“ ‘
Năng lượng truyền qua đĩíỢc tính bằng:
r-oo
w = / p{t)đt
Jo
–
/
2 0 er^dt
Jo
= –
2 0 e~ ^
– ( – 20 e““)
V Í D Ụ 1.4. Tính cơng suất, năng lượng
Trên một phần tử mạch điện, dịiig điện và điện áp đều bằng khơng tại inọi thời
điểm t < 0. Khi t > 0, ch n g 0 cxc0 n h l : a)Xc0nhbiuthctnhcngsutcaphnt.
l.Ậ Giới thiệu các ph.ần tử mạch điện
9
b) Xác định thời điểm cơng suất đạt cực đại và tính giá trị cực đại đó.
c) T ính tổng năng lượng truyền qua phần tử rnạch điện?
Lời giải
a) Biểu thức tính cơng suất của phần tử là:
p{t)
= v{t)i{t)
= 0 với í < 0
= 80000íe-“ °’ X
= 1,2 X
với í > 0
b) Sau đây, ta chỉ xét thời gian sau thời điếm í = 0, ta có:
dt
+ t^ X ( – i o o o ) e
= 1, 2 X 10®
= 1,2 X
( 2 – lOO)
Tại thời điểm, cơng suất trên phần tử đạt cực đại thì đạo hàm bậc nhất của cơng
suất bằng khơng, nghĩa là:
1, 2 X
(2 – lOO) = 0
Giải ra ta đưỢc:
t = 0,002 s
Khi đó, cơng suất cực đại được tính như sau;
p( 0, 002 ) = 1,2 X 10®X 0, 002 ^ X
= 0, 65 w
c) Tổng năng hrợng truyền qua phần tử được xác định là:
w = í
Jo
p{t)dt
•oo
= f
l,2 x
k6^2^ – 1000t
Jo
= 2 ,4 X 10-^ J
1.4
G iới th iệu các phần tử m ạch điện
1.4.1
D ây dẫn
Dây dẫn được biểu diễn trong sơ đồ mạch điện là đường liền nét kết nối giữa các
phần tử của mạch điện. Các thông số lý tưởng của các phần tử mạch điện được xác
Giới thiệu
10
định thông qua mối quan hệ giữa điện áp trên hai đầu phần tử xem xét và dòng điện
đi qua nó.
Điện áp giữa hai đầu của một dây dẫn lý tưởng bằng không, nghĩa là dây dẫn
không cản trở dịng điện đi qua nó hay điện trở của dây dẫn lý tưởng bằng không.
Khi hai điểm của một mạch điện kết nối với nhau bằng một dây dẫn lý tiíởng thì
ta gọi các điểm này là ngắn mạch với nhau (shorted). Thơng dụng, người ta hay
nói dây dẫn lý tưởng là ngắn mạch (short circuit). Tất cả các điểm trên dây dẫn lý
tưởng có điện thế bằng nhau và do đó, trong phân tích mạch dây dẫn này có thể coi
là một nút mạch đơn trong mạch diện.
Nếu không có dây dẫn hoặc phần tử khác kết nối giữa hai phần của một mạch
điện, thì ta nói có một hở mạch (open circuit) giữa hai phần của mạch đó. Khơng
có dịng điện đi qua hở mạch lý tưởng.
Trong thực tế, dây dẫn lý tưởng vẫn tồn tại một cản trở lượng dịng điện chạy
qua. Nó đặc trưng bởi điện trở nhỏ của dây dẫn, giá trị điện trở này phụ thuộc vào
loại vật liệu chế tạo dây, chiều dài dây L và diện tích m ặt cắt ngang của dây dẫn s ,
và tuân theo biểu thức sau:
L
Rd =
(1.9)
p -^
trong đó, p là điện trở suất của vật liệu.
1.4.2
N gu ồn th ế
N gu ồn th ế độc lập
■ ‘Ố
(a) Nguồn điện áp một chiều
220cosi2irt) \
(b) Nauồn điện áp xoay chiều
Hình 1.6: Các nguồn thế độc lập
Một nguồn điện thế độc lập lý tưởng duy trì một điện áp danh nghĩa trên hai
đầu của nó. Điện áp trên hai đầu nguồn thế độc lập với các điện áp và dòng điện
của các phần tử khác trong mạch điện. Các nguồn thế độc lập được biểu diễn bằng
các vòng tròn có đánh dấu phân cực ở bên trong. Giá trị điện áp của nguồn có thể
1-4 Giới thiệu các phần tử mạch điện
11
là hằng số hoặc là một hàm thay đổi theo thời gian. Hình 1.6 thể hiện hai ví dụ về
nguồn thế độc lập.
N g u ồ n th ế phụ th u ộc
M ột nguồn thế phụ thuộc hay còn gọi là nguồn thế có điều khiển. Điện áp trên
hai đầu của nguồn là một hàm số phụ thuộc vào điện áp hay dịng điện khác. Trong
sơ đồ mạch điện, thay vì hình trịn, nguồn thế phụ thuộc được biểu diễn bằng hình
thoi. Các ví dụ về nguồn thế phụ thuộc được thể hiện trong hình 1.7.
2 v,
3u
<ỉ>.
6
Nguồn điện áp
điều khiển bang điện áp
C Z1
Ngn điện áp
điều khiển bằng dịng điện
Hình 1.7: Minh họa các nguồn điện thế phụ thuộc
Có hai dạng chính của nguồn thế phụ thuộc gồm:
Nguồn thế có điện áp lối ra là một hàrn của một điện áp nào đó trong mạch điện
gọi là nguồn áp điều khiển bằng điện áp.
Nguồn thế có điện áp lối ra là một hàm của một dịng điện nào đó trong mạch
điện gọi là nguồn áp điều khiển bằng dòng điện.
1.4.3
N g u ồ n dòng
N gu ồn dòng độc lập
Một nguồn dòng độc lập lý tưởng duy trì một dịng điện danh nghĩa chạy qua nó.
Dịng điện của nguồn dịng lý tưởng độc lập với các dòng điện và điện áp khác trong
mạch. Giá trị độ lớn dòng điện của nguồn dòng có thể khơng đổi hoặc là một hàm
thay đổi theo thời gian. Ký hiệu của nguồn dòng độc lập trong mạch điện là một
hình trịn đóng và có mũi tên chỉ hướng của dịng điện bên trong. Ví dụ về nguồn
dịng độc lập được cho trong hình 1 .8 .
N gu ồn dòng phụ th u ộc
Nguồn dòng phụ thuộc ha}^ nguồn dịng có điều khiển là nguồn dịng có dịng điện
được xác định thơng qua một điện áp hay dịng điện khác trong mạch điện. Ký hiệu
hình thoi đóng có mũi tên chỉ hướng được dùng để biểu diễn nguồn dòng phụ thuộc.
Giới thiệu
12
3A
©
ơ
1 .8 :
©
o
(a) Nguồn dịng điện một chiều
Hĩnh
2sirì(ỈOOtư) A
(b) Nguồn dòng điện xoay chiều
Các nguồn dòng điện độc lập
Tương tự như nguồn thế phụ thuộc, có hai dạng chính của nguồn dòng phụ thuộc
là nguồn dòng điều khiển bởi điộn áp và nguồn dòng điều khiển bởi dòng điện. Hình
1.9 biểu diễn các ví dụ cho nguồn dịng phụ thuộc.
5v
4>
Nguồn dịng điều khiển
bang điện áp
Hì.nh 1.9: Minh họa các nguồn dịng điện phụ thuộc
1,4.4
Các phần tử trở kháng
Ngồi các phần từ nêu trêii, trong mạch điện còn tồn tại các phần tử cơ bản khác
nhií điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Các phần tử này được gọi chung là phần tử trở
kháng. Các phần tử này được gặp rất nhiều trong nghiên ci’ĩM, phân tích mạch điện,
và sẽ được trình bày kỹ hơn ở các phần và chương sau.
1.5
Các định luật tron g m ạch đ iện
1.5.1
Đ ịnh luật Ohm
Điện trở (resistor) là phần tử (linh kiện) cơ bản của mạch điện. Nó được đặc
trưng bởi một hệ số i? > 0 gọi là giá trị điện trở (resistance). R có thể dễ dàng được
1.5 Các định luật trong mạch điện
13
xác định thông qua định luật Ohm như sau:
R =
vr
( 1. 10)
‘ÍR
Như vậy, điện áp trên hai đầu điện trở tỉ lệ thuận với dịng điện đi qua nó. Biểu
thức của định luật Ohm có thể viết dưới các dạng khác như sau:
Vr = R ir
Hoặc
Vr
R
( 1. 12)
ỈR
Vr
ỈPíĩih 1.10: Mạch điện minh họa đmh luật Ohrri, đặc trưng dòng âiện – điện áp của
điện trở (đặc trưnq i-v)
Chiều dương của điện áp Vf{ và chiều dương của dịng điện ÌỊi được thể hiện như
trong hình 1.10 th ì cơng suất tiêu thụ bởi điện trở R là:
Pr =
v r Ì ịỉ =
B ,i\ =
(1.13)
Vi i? > 0 nên Pfì > 0. Điều nàv có nghĩa là điện trỏ R luôn tiêu thụ điện năng.
Diện năng này thường biến đổi th àn h nhiệt năng, và tiêu tán vào môi trường xung
quanh. Hiện tượng được gọi là hiệu ứng tỏa nhiệt của dòng điện trên điện trở (Hiệu
ứng Joule – Lenz).
Năng lượng nhiệt tỏ a ra trên điện trở trong thời gian từ thời điểm ío = 0 đến
thời điểm t dược tính theo công thức;
(1.14)
V Í D Ụ 1.5. Áp dụng định luật Ohm
Giói thiệu
14
Xét mạch điện như hình l.ll( a ), gồm một điện trở R = 100 kQ, đặt vào nguồn
thế 12 V. Tính điện áp v r, dịng điện ifỉ trên điện trở. Tính cơng suất nhiệt tỏa ra
trên điện trở và năng lượng tiêu thụ bởi điện trở trong một giờ.
m
12 \
o
1
+
+
, ỈR
Vr
2A
©
‘ ĨR
Vr
(b)
Hình 1.11: Mạch điện áp dụng định luật Ohm: (a) Cho ví dụ 1.5; (h) Cho ví dụ 1. 6 ;
Lời giải
Ta có:
vr
— 12V
Vr _ 12 V
= 12 mA
R
1 kQ
Công suất tỏ a nhiệt trên điện trở: PR — Vf ì X in = 12 y X 12 m A = 144 rnW
Theo định luật Ohm, ta có: ifi =
ỉ
Điện năng tiêu thụ bởi điện trở trong một giờ là:
w =
p r x
T = U ị m ^ X (60 X 60) s = 518,4 J
V Í D Ụ 1.6. Áp dụng định luật Ohm
Một điện trở R = 100 ũ mắc vào một nguồn dịng 2 A, mạch điện như hình
l.ll ( b ). Tính điện áp v r, dịng điện ifi trên điện trở. Tính cơng suất nhiệt tỏa ra
trên điện trở.
Lời giải
Dòng điện chạy qua điện trở R bằng dòng điện của nguồn là: iR — 2 A
Áp dụng định luật Ohni, ta có: Vfi = R X Ifi = 100 Q X 2 A = 200 V
Công suất tỏa nhiệt trên điện trở là: pR = Vfi X ÌỊI = 200 V X 2 A == 400 w
Hay p r = R x l ị ^ m í ì x {2 A ỹ = 400 w
1.5.2
Đ ịn h luật Kirchhoff theo dòng điện- KCL
Nút điện áp (node) trong mạch điện là một điểm trong mạch mà có nhiều phần
tử mạch điện kết nối tại đó.
Các ví dụ về nút điện áp được thể hiện trong hình 1.12.
1.4.1. Dây d ẫn ……………………………………………………………………………………… 1.4.2. Nguồn th ế …………………………………………………………………………………. 101.4.3. Nguồn dòng ……………………………………………………………………………… 111.4.4. Các thành phần trở kháng …………………………………………………………….. 121.5. Các định luật trong m ạch đ iệ n ………………………………………….. 121.5.1. Định luật O hm …………………………………………………………………………. 121.5.2. Định luật Kirchhoff theodòng điện – KCL. ………………………………….. 141.5.3. Định luật Kirchhoff theođiện áp – KVL. ……………………………………. 171.6. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………… 21C hương 2. M ạch điện tr ở …………………………………………………………………….. 292.1. M ạch điện trở m ắc tiếp nối đuôi nhau và tuy nhiên s o n g ……………………….. 302.1.1. Mạch điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau ……………………………………………………….. 302.1.2. Mạch điện trở mắc song song ………………………………………………….. 312.2. P hân tích m ạch điện sử dụng nguyên tắc m ạch tiếp nối đuôi nhau và songs o n g …………………………………………………………………………………………………… 34G iáo trĩnh K ĩ thuật điệniv2. 3. M ạch chiath ế và chia d ò n g …………………………………………………. 362.4. P h ân tích m ạch điện th eo nút điện á p ……………………………. 402.5. P h ân tích m ạch điện th eo lưới dòng đ iệ n ………………………… 542.6. N gu yên lý xếp c h ồ n g ……………………………………………………………. 622.7. M ạch tương tự T hévenin và N o r to n ………………………….. 702.8. Cầu điện tr ở …………………………………………………………………………….. 832.9. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………… 85C hương 3. Đ iện kháng và dung k h á n g …………………………………………….. 953.1. Thời gian và năng lư ợ n g ……………………………………………………… 953.2. Tụ đ iệ n ……………………………………………………………………………………… 963.3. Tụ điện m ắc tiếp nối đuôi nhau và tuy nhiên s o n g …………………………………. 1043.4. T ính chất vật lý của tụ đ iệ n …………………………………………… 1073.5. C uộn c ả m ………………………………………………………………………………. 1073.6. C uộn cảm m ắc tiếp nối đuôi nhau và tuy nhiên s o n g ……………………………. 1113.7. C uộn cảm thực t ế ……………………………………………………………… 1123.8. H ỗ c ả m ……………………………………………………………………………………. 1133.9. T ích phân và vi phân sử dụng công cụ Sym bolic-M A T L A B. 1143.10. B ài t ậ p ………………………………………………………………………………….. Chương 4. Quá trình quá đ ộ …………………………………………………………… 1211294.1. M ạch R C bậc n h ấ t …………………………………………………………….. 1294.2. M ạch R L bậc n h ấ t …………………………………………………………….. 1354.3. M ạch R C và R L với lối vào là tín hiệu th ơn g dụng … 1414.3.1. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu xungvng …………….. 1414.3.2. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu sin …………………………………. 1434.3.3. Mạch bậc nhất với lối vào là tín hiệu xung146tam giác ………… 4.4. M ach R C và R L nhiều điên tr ở ………………………………………. 148M ục lục4. 5. M ạch bậc h a i ………………………………………………………………………… 1504.5.1. Mạch RLC mắc tiếp nối đuôi nhau ………………………………………………………….. 1504.5.2. Mạch RLC mắc song song ……………………………………………………….. 1544.5.3. Mạch với hệ phương trình vi phân …………………………………………… 1584.6. B ài t ậ p ……………………………………………………………………………………. 160C hương 5. Q uá trình d ừ n g ……………………………………………………………….. 1695.1. D òn g đ iện và điện áp dạng s in e ………………………………………. 1705.2. Số phức và công thức E u le r ………………………………………………. 1765.3. P h a …………………………………………………………………………………………. 1795.4. Trở kháng p h ứ c …………………………………………………………………… 1845.5. P h ân tích m ạch điện sử dụng giải pháp pha và trở khángp h ứ c …………………………………………………………………………………………………. 1885.6. P h ân tích m ạch điện th eo nút điện áp và lưới dòng điện1925. 7. C ông suất trong m ạch A C ………………………………………………… 1995.8. M ạch tương tự T hévenin và N o r to n ……………………….. 2125.9. M ạch ba pha cân b ằ n g ……………………………………………………….. 2175.9.1. Nguồn điện áp ba pha đấu nối theo kiểu Y ……………………………… 2195.9.2. Nguồn điện áp ba pha đấu nối theo kiểu A ……………………………… 2255.10. B ài t ậ p ………………………………………………………………………………….. 229C hương 6. Đ áp ứng tần số, m ạch lọc và cộng h ư ở n g ………………… 2416.1. P h ân tích Fourier, m ạch lọc và hàm tr u y ề n ………………… 2426.2. M ạch lọc tần thấp bậc n h ấ t …………………………………………….. 2526.3. D ecib els, nối tầng C ascade, th an g tần số logarithm. .. 2566.4. Đ ồ th ị B o d e ………………………………………………………………………….. 2596.5. M ạch lọc tầ n cao bậc n h ấ t ………………………………………………… 2626.6. C ộng hưởng nối t i ế p …………………………………………………………… 2666.7. C ộng hưởng tuy nhiên s o n g ……………………………………………………….. 2726.8. M ạch lọc bậc hai lý tư ở n g ………………………………………………… 275G iáo trình K ĩ thuật điệnvi6. 9. H àm tru y ền, đồ thị B o d e sử dụng M A T L A B ……………… 2806.10. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………… 286C hương 7. M ạch từ và biến t h ế ………………………………………………………. 2957.1. T ừ tr ư ờ n g ……………………………………………………………………………….. 2957.2. M ạch t ừ …………………………………………………………………………………… 3067.3. C uộn cảm và hỗ c ả m ………………………………………………………….. 3137.4. Vật liệu t ừ ……………………………………………………………………………… 3177.5. B iến áp lý t ư ở n g ………………………………………………………………….. 3207.6. B iến áp t h ự c …………………………………………………………………………. 3267.7. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………….. 332C hương 8. M áy đ iện m ột c h iề u ………………………………………………………… 3418.1. Tổng q uan về động c ơ ………………………………………………………… 3418.2. N g u y ên tắ c h o ạ t động của m áy điện m ột c h iề u …………….. 3508.3. M áy đ iện m ộ t c h iề u ……………………………………………………………. 3558.4. Các đ ộ n g cơ m ột chiều k ết nối Shunt và động cơ m ột chiềukích thích riên g r ẽ ……………………………………………………………………….. 3628.5. Đ ộng cơ m ộ t chiều đưỢc kếtnối th eo kiểu tiếp nối đuôi nhau. .. . 3688.6. Đ iều k h iển và kiểm so á t tố cđộ quay của động cơ D C. 3718.7. M áy p h á t đ iện m ột c h iề u …………………………………………………… 3768.8. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………….. 381C hương 9. M áy đ iện xoay c h iề u ………………… …………………………………… 3879.1. Đ ộn g cơ cảm ứng ba p h a …………………………………………………… 3879.2. M ạch đ iện tư ơ n g đương và tín h toán hiệu su ất của những độngcơ cảm ứ n g …………………………………………………………………………………….. 3969.3. M áy đ iện đ ồ n g b ộ ………………………………………………………………… 4089.4. Đ ộn g cơ m ộ t p h a ………………………………………………………………….. 4229.5. Đ ộn g cơ bước và đ ộn g cơ D C không chối q u é t …………….. 427M ục lụcvii9. 6. B iến t ầ n …………………………………………………………………………………. 4299.7. B ài t ậ p …………………………………………………………………………………… 434N hững kí h i ệ u ………………………………………………………………………………………. 439T ài liêu th am k h ả o ……………………………………………………………………………… 441K ỹ thuật điện là m ột nghành nghề dịch vụ kỹ th u ật tương quan đến việc điều tra và nghiên cứu và ứngdụng về điện, điện tảí, điện từ, điều khiển và tinh chỉnh và tự động hóa, … Trong nửa sau thế kỷXIX. kỹ thuật điện mở màn tăng trưởng nhanh với những thành tựu về thương mại hóađiện báo, điện thoại cảm ứng, phân phối và tiêu thụ điện. Sau đó, phát thanh truyền hình vàthiết bị ghi âm, thu hình điện tử trở thành m ột phần của đời sống hàng ngàv. Việcphát minh ra transistor, những mạch tích hỢp và cơng nghệ vi sản xuất làm giảm cácclii phí của những thiết bị điện tử nên nó đã được sử dụng rộng trong hầu hết những giađình. Gần đâv, cơng nghệ truyền thơng khơng dây tăng trưởng can đảm và mạnh mẽ đưa đến cácdịch vụ thông tin di động đến với rnợi ngành, mọi nghành nghề dịch vụ và mọi người trên tồnthế giới. Kỹ thuật điện là mơn học cơ sở tiên phong trong nhóm những mơn học về kỹ thuậtđiện, điện tử thường thì gồm có những môn Kỹ thuật điện, Linh kiện điện tử, Kỹth u ật điện tử tựa như, và Kỹ th u ậ t điện tử số. Kỹ thuật điện là môn học cơ sở củacác ngành công nghệ tiên tiến và kỹ thiiật như : Điện tử, tiếp thị quảng cáo ; Vật lý điện tử và vôtuyến ; Cơ điện tử ; Cơ học kỹ thuật ; Kỹ th u ật điều khiển và tinh chỉnh ; Năng lượng, … Môn họcnày thường được tổ chức triển khai giảng dạy cho sinh viên vào học kỳ 2 năm thứ nhất ( hoặcchậm nhất là học kỳ một năm học th ứ 2 ). T ừ năm 2008, Khoa Điện tử – Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại họcQuốc gia TP. Hà Nội được góp vốn đầu tư p h át triển chương trình đào tạo và giảng dạy chuẩn quốc tế với mộtkhung chương trình huấn luyện và đào tạo văn minh và update. Hầu hết những mơn học của chươngtrình đều được giảng dạy dựa trên những giáo trình tiếng Anh do những nhà xuất bảnnổi tiếng trên quốc tế phát hành. Các sách giáo trình tiếng Anh này thường đượcsử dụng thoáng rộng ở những trường Đại học công nghệ tiên tiến, kỹ thuật số 1 trên quốc tế. Cuốii ” Electrical engineering principle and applications ” của GS. Allan R. Hambleydo Nhà xuất bản Pearson phát hành được lựa chọn là sách giáo khoa cho môn họcKỹ thuật điện của Khoa Diện tử – Viễn thơng. Giáo trình Kỹ thuật điện này đượcsoạn trên cơ sở tiếp thu nền tảng của cuốn sách tiếng Anh vừa đề cập. Sau gần 10 năm giảng dạy, nhóm giảng viên mơn học Kỹ thuật điện của Khoa Điện tử – Viễnthông đã update những thông tin, cũng như đưa ra những bài tập, những code M atlab choGiáo trình K ĩ thuật điệnphù hợp với những chuẩn của hộ thống điện, điện tử của Nước Ta. Trong quy trình biên soạn, tác giả đã mạng lưới hệ thống lại những kiến thức và kỹ năng đã có, trình bàylogic và dễ hiểu để đạt được tiềm năng của cuốn giáo trình. Giáo trình ” Kỷ thuậtđiện ” này bao gồin 9 chương : Chương 1. Giới thiệu : Trình bàv tổng quan về Kỹ thuật điện, những định nghĩa vềdịng điện, điện áp, cơng suất và nguồn năng lượng, inột số định luật và niột số thành phần cơbản như nguồn dòng, nguồn thế, điện trở, tụ điện, cuộn cảm những linh phụ kiện cơ bảntạo nên rnột mạch điện. Chương 2. Mạch điện trở : Trình bày những kỹ năng và kiến thức về mạch điện gồm có điệntrở và những nguồn điện, những chiêu thức liên kết điện trở cơ bản nhxr mạch tiếp nối đuôi nhau, mạch song song và những ứng dụng của nó trong trong thực tiễn. Phương pháp nghiên cứu và phân tích mạchtheo những nút điện áp và những hlới dòng điện là hai giải pháp nghiên cứu và phân tích mạch diệncơ bản được trình diễn cụ thể với nhiều ví dụ đi kèm. Đây là hai giải pháp phântích mạch điện chủ yếu trong việc phong cách thiết kế mạch điện. Các chiêu thức này đượcmở rộng ra cho những mạch phức tạp gồm có không riêng gì những điện trở m à cịn có thamgia của những thành phần khác như tụ điện, cuộn cảm và những linh phụ kiện tích cực, … Nguyênlý mạch xếp chồng, những mạch tương tự Thévenin và Norton, mạch cầu điện trởđược trình diễn trước khi đóng lại chương về mạch điện trở này. Chương 3. Tụ điện và cuộn cảm : Trình bày về tụ điện và cuộn cảm với nhữngkiến thức tổng quan về cấu trúc, ĩiguyên tắc hoạt động giải trí, những mạch điện đơn thuần vàứng dụng của hai linh kiệu này. Chương 3 trình làng một số ít ví dụ sử dụng Matlabvới cơng cụ Syinbolic để giải những phương trình vi phân và tích phân trong phân tíchcác mạch điện. Kiến thức chương này là cơ sở để sinh viên học tốt những kỹ năng và kiến thức củahai chương tiếp theo. Chương 4. Quá trình quá độ : Trình bày chiêu thức nghiên cứu và phân tích và khảo sát quátrình quá độ của rnột mạch điện. Chương này trình làng những mạch điện bậc nhấtnhư RC, LC và mạch bậc hai R L C mắc tiếp nối đuôi nhau và R L C mắc song song. Phươngpháp nghiên cứu và phân tích cơ bản sỉr dụng những chiêu thức cho mạch điện trở đưỢc trình bàytrong chương 2. Tuy nhiên, do cuộn cảm và tụ điện là những thành phần chứa nguồn năng lượng, nên những phương trình mạch điện biểu lộ dưới dạng phương trình vi phân. Sinh viênđược học chiêu thức lập những phương trình vi phân và tìm những điều kiện kèm theo ban đầucủa mạch điện. Các phương trình vi phân và hệ phương trình vi phân được giải bằngcơng cụ Symbolic của Matlab. Dựa vào những cơng cụ này sinh viên hoàn toàn có thể khảo sátcác mạch điện bằng cách biến hóa những thông số kỹ thuật của mạch điện. Chương 5. Quá trình dừng sin : Trình bày chiêu thức nghiên cứu và phân tích và khảo sátmạch điện trong điều kiện kèm theo dừng và bị tác động ảnh hưởng bởi nguồn tín hiệu sin thông quaphương pháp pha và trở kháng phức. Mạch tương tự Thévenin và Norton chomạch điện xoay chiều cũng được trình diễn. Phần cuối của chương này trình diễn cáckiến thiíc cơ sở của mạch điện ba pha cân đối. LỜI nói đầuxiChương 6. Đáp ứng tần số, lọc và cộng hiíởng ; Trình bày nghiên cứu và phân tích mạch điệntheo tần số với những giải pháp Poiirier. Các khái niệm về mạch lọc, đáp iífng tầnsố, hàrn truyền, đồ thị bode được ra mắt trong chương này làm nền tảng để sinhviên học những mơn sâu hơn về tín hiệu và mạng lưới hệ thống trong những học kỳ tiếp theo. Cácmạch cộng hưởng cũng được trình diễn dựa trên nền tảng hai mạch R L C mắc songsong và tiếp nối đuôi nhau. Chương 7. Mạch từ và biến thế : Trình bày những kỹ năng và kiến thức cơ bản về mạch từ, cấutạo và hoạt động giải trí của biến thế. Đây là những kỹ năng và kiến thức cơ bản để sinh viên đọc haichương tiếp theo về những loại động cơ một chiều và xoay chiều. Chương 8 và 9. Các máy điện một chiều và máy điện xoay chiều : Trình bày tổngquan về những động cơ điện một chiều và xoay chiều. Hai chương này dừng lại ở mứcgiới thiệu những khái niệm và kiến thức và kỹ năng cơ bản để sinh viên hoàn toàn có thể tiếp cận và làm việcđược với những loại động cơ này trong trong thực tiễn. Sinh viên cần tích góp một số ít kỹ năng và kiến thức vật lý, toán học cơ bản là điều kiện kèm theo tiênquyết để hoàn toàn có thể học tốt lĩiôn học này như : Vật lý điện và từ ; những kiến thức và kỹ năng về matrận và phương trình vi phân đơn thuần. Dể học tốt môn học này, sinh viên cần cóinột số kỹ năng và kiến thức lập trình và võ đị thị cơ bản ( M atlab là cơng cụ phầii mềrn chínhđược sử dụng trong giáo trình này ). Ti’orig quy trình học tập, sinh viên cần làm cácbài tập và viết chương trình M atlab để giải những bài tập ( nếu có ) để hiểu sâu những kiếnthức được trình bàv trong phần kim chỉ nan. Các nội dung kim chỉ nan cũng hoàn toàn có thể đượckiểm chứng trải qua những mạch điện thực nghiệm, nếu điều kiệu được cho phép sinh viêncó thể tự lắp những mạch điện, đo đạc và so sánh với những tác dụng giải bằng triết lý. Các kiến thức và kỹ năng của môn Kỹ thuật điện khá rộng và tương quan nhiều đến những hiệntượiig Vật lý. Do đó, để hiểu rộng và hoàn toàn có thể vận dụng đvrợc những kiến thức và kỹ năng của mônhọc Kỷ thuật điện thì sinh viên cần liên hệ kết nối những kiến thức và kỹ năng đã học, đáp ứngcủa những mạch điện với những hiệu tượng Vật lý, Cơ học, kể cả những bài tốn về kinh tếvà xã hội … Giáo trình này được sử dụng giảng dạy cho những sinh viên ngành Công nghệ kĩthviật điện tử, tiếp thị quảng cáo ; Công nghệ kĩ thuật cơ điện tử ; và Cơ học kĩ thuật củaTi-ường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP. Hà Nội. Trong quy trình học tập, sinhviên nên phối hợp đọc giáo trình này với một số ít cuốn sách tiếng Anh về Kỹ thuậtđiện, hvíớng dẫn sử dụng M atlab, Vật lý, Tốn đại số, và Tốn giải tích cơ sở. Tác giả xin được cảm ơn PGS.TS. Trần Quang Vinh, PGS.TS. Nguyễn QuốcTuấn, PGS.TS. Trần Dức Tân, TS. Bìii Thanh Tùng, ThS. Nguyễn Ngọc Việt, TrườngDại học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP. Hà Nội, TS. Đỗ Trung Kiên, TS. Nguyễn HoàngOanh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HN, PGS.TS.Nguyễn Đức Minh, Trường Dại học Bách khoa TP. Hà Nội, ThS. Trần Thị Thúy Hà, Học viện Bưu chính Viễn thơng đã góp ý và chỉnh sửa bản thảo giáo trình. Cảm ơncác sinh viên K59Đ, Khoa Điện tử – Viễn thơng, Tníờng Đại học Cơng nghệ, ĐạiGiáo trình K ĩ thuật điệnxiihọc Quốc gia Thành Phố Hà Nội đã hỗ trỢ chỉnh sửa trong quy trình biên soạn. Trong quy trình biên soạn, mặc dầu đã rất nỗ lực nhưng chắc như đinh giáo trìnhkhơng tránh khỏi những thiếu sót, chúng tơi rất mong nhận được những Ý kiến đónggóp của bạn đọc để cuốn sách được hoàn thành xong hơn. Mọi góp ý xiii gửi về địa chỉ ” Chử Đức Trình, Khoa Điện tử – Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ, Đại họcQuốc gia Thành Phố Hà Nội, Nhà E3, 144 Xuân Thủy, c ầ u Giấy, Thành Phố Hà Nội “. Trân trọng cảm ơn ! Ngày 16 tháng 07 năm 2016P G S. T S. C hử Đ ức TrìnhChương 1G iới thiệuKể từ khi quả đât phát iniiili và sử dụng thoáng đãng năng lượiig điện, những kỹ sưđiện đóng một vai trị chủ yếu trong sự tăng trưởng của những mạng lưới hệ thống đã làm thay đổicuộc sống trên Ti’ái Dất. Có thể Iiói, điện đã làm nên cuộc cách rnạng mới về khoahọc cơng nghệ. Máy tính, TV, điện thoại cảm ứng, vệ tinh, thiết bị cliẩn đoán và phẫu thuậty tế, robot và những tliiết bị điện khác là những thành phần đại diệu của mạng lưới hệ thống đểxác địiih một xã hội công nghệ tiên tiến tân tiến. Cliirơng này giới thiện tổng ( luan về Kv thuật điện, những định nghĩa về dịng điện, điện áp, cơng suất và nguồn năng lượng, 1 số ít định luật và một số ít thành phần cơ bản nhvtnguồn dòng, nguồn thế, điện trở, tụ điện, cuộn cảm những linh phụ kiện cơ bản tạo nênIiiột mạch diện. 1.1 Giới th iệu chung về K ỹ thu ật điệnNgày nay, kỹ thuật điện và những loại sản phẩm của nó Open troĩig mọi ngành, rnọilĩnh vực và mái ấm gia đình. Năng lượng điện được sản xuất tại những xí nghiệp sản xuất điện từ cácnguồii nguồn năng lượng khác như nhiệt điện từ than đá, dần khí ; thủy điện từ năng lượngnước ; điện hạt nhân ; điện niặt trời ; điện gió … Nguồn điện năng này được truyền tảitừ CÁC xí nghiệp sản xuất điện đến những nơi tiêu thụ trải qua những ưiạng truyền tải điện. ViệtNam sử dụng chuẩn điện áp gia dụng là 220 V, 50 Hz. Đây là nguồn năng lượiigchíĩih để quản lý và vận hành những trang thiết bị điện trong công nghiệp cũng như dân sự nhưđèn chiếu sáng, TV, tủ lạnh, những máy điện, động cơ điện, điện thoại cảm ứng, … Để nâng cao hiệu suất và hiệii quả của truyền tải điện, người ta sử dụng phươngpháp truyền tải dựa trên mạng điện ba pha. Đối với những đường truyền công suấtlớn và dài, người ta thường nâng cao điện áp lên đến 500 kV. Các mạng lưới hệ thống truyềntải điện bắc nam của nước ta sử dụng mức điện áp 500 kV này. Các đường truyềnGiới thiệutải khoanh vùng phạm vi hẹp hơn thì sử ( lụng những mức điện áp 220 kV, 110 kV, 64 kV \ ‘ à 22 kV. Các máy biến thế điíỢc sử dụng để quy đổi giữa những mức điện áp truyền tải khácnhau. Trong sử dụng điện, nhiều thiết bị sử dụng trực tiếp những nguồn xoay chiều ( AC ) như động cơ xoay chiều, quạt điện thơng dụng, … Bên cạnh đó, hầu hết cốc thiết bịđiện tử khác thường sử dụng điện một chiều ( DC ). Do đó, trong những thiết bị điệnthường có mạch nguồn chuyển dòng điện xoay chiều sang dòng điện inột cliiều ( cácmạch chỉnh lưu, mạch DC-DC, … ). Do nhu yếu sử dụng những thiết bị di ( lộng ngàycàng tăng, nên vai trò của những nguồn pin cũng nâng lên. Diện áp của những pin phổtliông lúc bấy giờ khoảng chừng 3,7 V nôn nhu yếu phong cách thiết kế những mạch điện có điện áp nithấp, cơng suất tiêu thụ thấp đang được những nhóm nghiên cứu và điều tra và những hãng cliế tạovi mạch rất chăm sóc. Cuốn giáo trình này giới thiệii và lý giải những ngun lý và kỹ th u ật cơ bản củakỹ thuật điện bao gồni những kỹ năng và kiến thức về mạch điện, những phần tví tích trữ năng lượnglà tụ điện và cuộn cảm, những nguyên tắc để khảo sát đặc trưng quá độ, đặ, c trưngdừng sin của inạcli điện, những mạng lưới hệ thống điện tử. Các chiêu thức khảo sát đáp ứngtầii số, đồ thị bode, và những mạch cộng hưởng, mạch lọc được giới thiệu thành mộtchương trong giáo trình. Phần cuối, giáo trình trình làng 1 số ít Iiiáy điệii cơ bảnnhư động cơ inột chiều, động cơ xoay chiều. Cuốn giáo trình này tương quan ( lốn nhiềukliái niệin cơ bản về kỹ thuật diệii và kiến tliức rộag. Do đó, ( ỉổ hiểu sâu hơa t ừngnội ( lung đơn cử, người đọc và sinh viên cần tìm hiểu thêm thêm những cuốn sách chuyênngành tương quan. Có thể Iiói, kỹ thiiật điện là một ngànli rất rộng và nó có thổ pliân thàiứi Iiiột sốcác nghành nghề dịch vụ con như sau : – Hệ thống điện tử ; – Hệ thống điện, điện tử hiệu suất ; – Hệ thống máy túih ; – Hệ thống truyền thông online ; – Hệ thống tinh chỉnh và điều khiển và til động hóa ; – Xử lý tín hiệu ; – Hệ thống điện tử và thiết bị y tế ; – Quang tử ; – Trường điện từ, … 1.2 M ạch điện, dòng điện và điện ápTống quan về m ạch điện1. 2 Mạch điện, dòng điện và điện ápTrước khi định nghĩa những thuật ngĩr của mạch điện, tất cả chúng ta khám phá một mạchđiện chiếu sáng trong xe hơi gồm rnột nguồn pin, rnột công tắc nguồn điện, những đèn pha vàcác dây dẫn liên kết tạo thành mạch kín, như hình 1. 1. Chuyển mạch12 VNguồn điện__ ^ biểu diền pin điệnCác liên kết biếudiễn cho dây dẳnTrờ tải biểu diễnthiết bị đèĩi phaHình 1. 1 : Sơ đồ mạch điện đơn thuần điều khiển và tinh chỉnh những đèn pha ơ tơCác lực lióa học troiig ắc quy tạo ra dòng hạt tải điện ( electroii ) hay điện tíchđi qua mạch điện. Điện tích mang nguồn năng lượng từ những chất hóa học trong ắc quy vàphân phối cho những đèn pha. Diện áp của nguồn ắc quy sử dụng trong xe hơi thôngdụng là nguồn 12 V. Diện áp này hoàn toàn có thể được đo là nguồn năng lượng nià một đơn vị chức năng điệntích nhận được : khi di qiia ắc quy đó. Các dây dẫn được sản xuất từ vật tư dẫn điện tốt như đồng hoặc hợp kim đồng. Các ( lây dẫn này được cách ly về m ặt điện bằng những lớp vỏ cách điện bằng plastichoặc cao SII, … Các điện tử hoàn toàn có thể vận động và di chuyển qua những dây dẫn và không hề qua cáclớp vỏ cách điện. Vì vậy, dịng điện tích chuyển dời theo dây dẫn tới những bóng đèn. Cơng tắc điện được dùng để tinh chỉnh và điều khiển dịng điện. Khi cơiig tắc đóng mạch, dịiigđiện tích hoàn toàn có thể đi qua mạch điện. NgiíỢc lại, khi chuyển mạch để hở thì dịng khơngthể đi qua mạch. Các đèn pha chứa những dây tungsten đặc biệt quan trọng hoàn toàn có thể chịu được nhiệt độ cao. TuiigKten cíirig là inột vật dẫn điện nhưng không tốt như đồng. Các điện tử dichuyển va chạm với những nguyên tử của dây tungsten, làrn dây tiingsten nóng lên. Tanói rằng, dây tungsteii này là điện trở. Như vậy, nguồn năng lượng đvíỢc truyền từ phản ứnghóa học trong ắc quy đến tungsten, làm Open nguồn nhiệt tại đó. Khi tungstenđủ nóng sẽ phát ra ánh sáng. Ta sẽ thấy rằng, hiệu suất truyền bằng tích của dịngđiện ( dịng điện tích ) và điện áp ( điện thế ) công dụng bởi nguồn ắc quy. Mạch điện hoàn toàn có thể so sánh tựa như với những dòng chảy chất lỏng, trong đó, ắc quyđóng vai trị như những bơm, những điện tích là những dịng chảy chất lỏng. Các dây dẫnkim loại tương đirơng với những đường ống dẫn nước. Các cơng tắc điện có vai trị làcác van nước. Các vật cản trong ống dẫn làm dòng chảy bị rối đóng vai trị như điệntrở của dây dẫn, V.V.. Ngồi ra, mạch điện cũng hoàn toàn có thể so sánh với một hệ thốnggiao thông. Các nút mạch là những nút giao thông vận tải. Các con đường tương tự vớicác dây dẫn điện, v ề nguyên tắc, thì đường càng rộng thì số lượng phương tiện đi lại giaoGtới thiệuthông đi qua trong một đơn vị chức năng thời hạn càng nhiều. Các phương tiện đi lại giao thơngđóng vai trị là những hạt tải trong truyền dẫn điện. Trong quy trình học tập, sinh viêncó thể so sánh mạch điện đvíỢc học với những mạng lưới hệ thống vật lý trong tlurc tiễn để inởrộng thêm những khái niệm, những định nghĩa tăng tính thực tiễii của những nội dung dvíỢchọc. Phương pháp này cũng được cho phép sinh viên nhớ và vận ( ỉụiig nhanh những nội ( luiigkỹ th u ật được học vào thực tiễn. Nguvên tắc này hoàn toàn có thể vận dụng với nhiều mơn họckhác nhau trong chương trình, nó làm cho sinh viên dễ dàiig kết nối được những kiếnthức của những inơn học khác nhau và thấy được tính toàn diện và tổng thể của một chirưiig trìnhđào tạo. M ạch điệnMạch điện như inột inơ hình tơán học đe đơn giản hóa những thiết bị điệu ( havphần tử điện ). Mạch điện gồm 1 số ít loại thành phần điện liên kết với nhau bằng ( lâydẫn điện tạo thành vịng kín. Một inạch điện ví dụ nhií trên liình 1.1. Cáo phần tửđiện hoàn toàn có thể là điện trở, cuộn cảm. tụ điện, nguồn thế, nguồn dòng và nhiều loại khác. Chúng ta sẽ luận bàn kỹ càng luJn những đặc tính của iriỗi thành phần này à những Ị ) h ầ i isavi, Dịiig điện tích hoàn toàn có thể chạy qua dây ( lẫn, ( ‘ húng ( lược biểu ( liễn bằng những đườngnối giữa những phần tử mạch ( ĩiệii. Nguồn điện tạo ra cáf li.rc có công dụng làm điệntích di dời qvia dây dẫn và những thành phần mạch điện khác. Kết quả là, tiăng lượngđược truyền giữa những thành phần điện. D òn g điệnDòng điện là dòng ( iịch clniyểii có Inrớng của hạt điệu tícii, chạv qua ( lây ( lẫnhoặc thành phần mạch điện. Chiều dòng điệu được quy víớc là chiều dịch cliuyển củacác điện tích dương ( hoặc là ngược chiều di dời của những điện tích âin ). Chiềudirơng của dòng điện được vẽ bằng inột mũi tên. Tiết diệnDịng điệnHình 1.2 : Dịng điện qua dây dẫnHình 1.2 màn biểu diễn một đoạn dây dẫn ab có tiết diện s. Gọi q { t ) là lượng điệntích dương di dời qua tiết diệntheo chiều từ a tới b tại thời gian t vàAq — q { t + Aí ) — q { t ) là lượng điện tích hoạt động quatheo chiều từ a tới btrong khoảng chừng thời hạn A t thì cườiig độ dịng điện trung bình theo chiều ab trong1. 2 Mạch điện, dòng điện và điện ápklioảng A t là : Cho A t — > 0, ta định nghĩa cường độ dòng điện theo chiều ab tại thời gian t làđạo hàm của lượng điện tích q { t ) theo thời hạn :. ( í ) = lim ^ ^ Aí ” o A tdt ( 1.2 ) ^ ^ Nếu giá trị cường độ dịng điện i { t ) dương thì chiều dịng điện trùng với chiều từa tới b. Ngược lại, nếu giá trị i { t ) âm, thì chiều dịng điện là chiều đi từ b tới a. Đơn vị của cường độ dòng điện trong hộ đơn vị chức năng giám sát quốc tế là Ampere. viếttắ t là A. Nó tương tự với đơn vị chức năng Coulombs trên giây { C / s ). ( Điện tích của mộtelectron là – 1, 6 0 2 X 10 “ ^ ® C ). Như vậy, để tìm híỢng điện tích chạy qua thành phần điện trong khoảng chừng thời giantừ to đến í, ta sử dụng tích phân ( lịng điện như sau : q { t ) = í i { t ) dt + g ( ío ) ( 1-3 ) JtoVÍ D Ụ 1.1. Tìm dịng điện từ điện tíchGiả sử rằng điện tích theo thời hạn qua rnột thành phần mạch điện được cho bởiq { t ) = 0 khi í < 0 và q { t ) = 4 — c khi í > 0. Tính cường độ dịng điện iịt ). Lời giảiT ừ biểu thức tính cường độ dịng điện, ta có :. . t < 0 = 0 f khiA khi í > 0V Í D Ụ 1.2, Tìm điện tích và dịng điện trong một dây dẫnCho một dâytổng điện tích vàelectron / m ^, điệnmỗi điện tích làLời giảidẫn trịn, có chiều dài L = 1 m, đường kính d — 2 mm. Tínhdịng điện qua dây dẫn. Biết rằng, m ật độ điện tích là n = 10 ^ ® tích mỗi electron là Qe = – 1,602. 10 ~ ^ ^ c và tốc độ trung bình = 19,9. 10 “ ® m / s. Giới thiệuĐầu tiên tất cả chúng ta đi xác lập thể tích dây dẫn : y = L X Trệ = 1 X = 7T X 10 ® in ‘ ‘ Số điện tử có trong dây dẫn trong một thời gian được tính : N = Vn = 7 ĨX 1 0 “ ^ X 10 ^ ^ = 7T X 10 ^ ^ e le c t r o nTổng điện tích trong dây dẫn là : Q = N x q, = 7 rxX ( – 1, 602.10 – 19 ) = – 5 0, 33.10 ^ cNhư vậy, dòng điện trong dây dẫn được xác lập là ; I = ^ x v = Lj1 9, 9.10 – = l AD òn g m ột chiều và dòng xoay chiềuKhi một dịng điện khơng đổi theo thời hạn thì ta gọi đó là dịng inột chiều ( direct current ), viết tắ t là D C. Mặt khác, nếu dịng điện đó có biên độ thay đổitheo thời hạn thì ta gọi là dòng xoay chiều ( alternatirig current ), viết tắt là A C.Hình 1.3 trình diễn những ví dụ về dịng điện rnột chiều và dòng điện xoay chiều theothời gian. Ĩ ( A ) i ( A ) ỈRnh 1.3 : Ví dụ về dịng điện : ( a ) Dịng một chiều, ( b ) Dòng xoay chiềuĐ iện ápĐiện áp là hiệu điện thế giữa hai điểm của mạch điện. Trong đó, điện thế tại mộtđiểm được tính so với điện thế tại một điểm mốc o nào đó có điện thế được chọnbằng không vo { t ) = 0. Vabit ) = Va { t ) – Vb { t ) ( 1.4 ) 1.3 Cơng suất và năng lượngVabo———-1I ———- oVbaHình l. ị : Diện áp giữa hai điểm a và bDơn vị của điện thế và điện áp trong hệ đơn vị thống kê giám sát quốc tế là Volt, kí hiệulà V. Nó tương tự với đơn vị chức năng Joules trên Coulomb ( J / C ). Tương tự như dịng điện, ta có điện áp khơng đổi được gọi là điện áp một chiều, và điện áp có biên độ biến hóa theo thời hạn gọi là điện áp xoay chiều. Giá trị điện áp Vab là dương thì dịng điện có chiều dương là từ a tới b. Như vậy, giữa hai điểm a và ò trong mạch điện ta sẽ có : ^ ab — ^ ba / 1 r \ ( 1.5 ) Vab = – V b a1. 3C ông suất và năng lượngC ôn g suấtXét mạch điện như trong hình 1.5. Do dịng điện i biểu lộ độ lớn của dịng điệntích và điện áp V đo bằng nguồn năng lượng truyền qua một đơn vị chức năng điện tích qua hai điểmđang xét. Do đó, tích của dịng điện và điện áp bộc lộ nguồn năng lượng truyền qua giữahai điểm, đại lượng này được gọi là hiệu suất của dịng điện. Cơng thức tính cơngsuất như sau : p = vi ( 1. 6 ) Đơn vị hiệu suất là W att, ký hiệu là w. Trong trong thực tiễn, người ta còn sử dụngmột số đơn vị chức năng đo hiệu suất khác như V.A, hoặc J / s, … N ăn g lượngĐể tính năng lượng ĨV chuyển tải đến một thành phần mạch điện trong thời hạn từti tới Í 2, ta tích phân cơng suất : w = íp { t ) dt ( 1.7 ) JtiKhi điện tích di dời qua những thành phần mạch điện, do đó, nguồn năng lượng cũngđược truyền qua những thành phần đó. Điện áp được đo bằng nguồn năng lượng để truyền đượcGiới thiệuHĩnh 1.5 : Năng lượng truyền qua một thành phần mạch điệnmột đơn vị chức năng điện tích giữa hai điểm được xét trong mạch điện. Từ những cơng thức tínhcơng suất và nguồn năng lượng, ta hoàn toàn có thể suy ra một biểu thức tính điện áp như sau : dw { t ) dq { t ) ( 1.8 ) VÍ D Ụ 1.3. Tính năng lượngTrong một mạch điện, một nguồn điện ấp v { t ) = 10 V có dịng điện i { t ) = 2 e ~ * Achạy qua. Tìm biểu thức tính cơng suất của nguồn và tínli Iiăng lượng trong khoảngthời gian từ t \ = 0 đến t ‘ 2 = 00 ? Lời giảiCông suất trên nguồii là : p { t ) = v { t ) t { t ) = 10 X 2 e ~ ‘ = 20 e “ ‘ Năng lượng truyền qua đĩíỢc tính bằng : r-oow = / p { t ) đtJo2 0 er ^ dtJo = – 2 0 e ~ ^ – ( – 20 e “ “ ) V Í D Ụ 1.4. Tính cơng suất, năng lượngTrên một thành phần mạch điện, dịiig điện và điện áp đều bằng khơng tại inọi thờiđiểm t < 0. Khi t > 0, ch n g 0 cxc0 n h l : a ) Xc0nhbiuthctnhcngsutcaphnt. l. Ậ Giới thiệu những ph. ần tử mạch điệnb ) Xác định thời gian cơng suất đạt cực lớn và tính giá trị cực lớn đó. c ) T ính tổng năng lượng truyền qua thành phần rnạch điện ? Lời giảia ) Biểu thức tính cơng suất của thành phần là : p { t ) = v { t ) i { t ) = 0 với í < 0 = 80000 íe - “ ° ' X = 1,2 Xvới í > 0 b ) Sau đây, ta chỉ xét thời hạn sau thời điếm í = 0, ta có : dt + t ^ X ( – i o o o ) e = 1, 2 X 10 ® = 1,2 X ( 2 – lOO ) Tại thời gian, cơng suất trên thành phần đạt cực lớn thì đạo hàm bậc nhất của cơngsuất bằng khơng, nghĩa là : 1, 2 X ( 2 – lOO ) = 0G iải ra ta đưỢc : t = 0,002 sKhi đó, cơng suất cực lớn được tính như sau ; p ( 0, 002 ) = 1,2 X 10 ® X 0, 002 ^ X = 0, 65 phòng vệ sinh ) Tổng năng hrợng truyền qua thành phần được xác lập là : w = íJop { t ) dt • oo = fl, 2 xk6 ^ 2 ^ – 1000 tJo = 2, 4 X 10 – ^ J1. 4G iới th iệu những thành phần m ạch điện1. 4.1 D ây dẫnDây dẫn được trình diễn trong sơ đồ mạch điện là đường liền nét liên kết giữa cácphần tử của mạch điện. Các thông số kỹ thuật lý tưởng của những thành phần mạch điện được xácGiới thiệu10định trải qua mối quan hệ giữa điện áp trên hai đầu thành phần xem xét và dòng điệnđi qua nó. Điện áp giữa hai đầu của một dây dẫn lý tưởng bằng không, nghĩa là dây dẫnkhông cản trở dịng điện đi qua nó hay điện trở của dây dẫn lý tưởng bằng không. Khi hai điểm của một mạch điện liên kết với nhau bằng một dây dẫn lý tiíởng thìta gọi những điểm này là ngắn mạch với nhau ( shorted ). Thơng dụng, người ta haynói dây dẫn lý tưởng là ngắn mạch ( short circuit ). Tất cả những điểm trên dây dẫn lýtưởng có điện thế bằng nhau và do đó, trong nghiên cứu và phân tích mạch dây dẫn này hoàn toàn có thể coilà một nút mạch đơn trong mạch diện. Nếu không có dây dẫn hoặc thành phần khác liên kết giữa hai phần của một mạchđiện, thì ta nói có một hở mạch ( open circuit ) giữa hai phần của mạch đó. Khơngcó dịng điện đi qua hở mạch lý tưởng. Trong trong thực tiễn, dây dẫn lý tưởng vẫn sống sót một cản trở lượng dịng điện chạyqua. Nó đặc trưng bởi điện trở nhỏ của dây dẫn, giá trị điện trở này nhờ vào vàoloại vật tư sản xuất dây, chiều dài dây L và diện tích quy hoạnh m ặt cắt ngang của dây dẫn s, và tuân theo biểu thức sau : Rd = ( 1.9 ) p – ^ trong đó, p là điện trở suất của vật tư. 1.4.2 N gu ồn th ếN gu ồn th ế độc lập ■ ‘ Ố ( a ) Nguồn điện áp một chiều220cosi2irt ) \ ( b ) Nauồn điện áp xoay chiềuHình 1.6 : Các nguồn thế độc lậpMột nguồn điện thế độc lập lý tưởng duy trì một điện áp danh nghĩa trên haiđầu của nó. Điện áp trên hai đầu nguồn thế độc lập với những điện áp và dòng điệncủa những thành phần khác trong mạch điện. Các nguồn thế độc lập được trình diễn bằngcác vòng tròn có lưu lại phân cực ở bên trong. Giá trị điện áp của nguồn có thể1-4 Giới thiệu những thành phần mạch điện11là hằng số hoặc là một hàm biến hóa theo thời hạn. Hình 1.6 bộc lộ hai ví dụ vềnguồn thế độc lập. N g u ồ n th ế phụ th u ộcM ột nguồn thế nhờ vào hay còn gọi là nguồn thế có tinh chỉnh và điều khiển. Điện áp trênhai đầu của nguồn là một hàm số phụ thuộc vào vào điện áp hay dịng điện khác. Trongsơ đồ mạch điện, thay vì hình trịn, nguồn thế nhờ vào được màn biểu diễn bằng hìnhthoi. Các ví dụ về nguồn thế phụ thuộc vào được bộc lộ trong hình 1.7.2 v, 3 u. Nguồn điện ápđiều khiển bang điện ápC Z1Ngn điện ápđiều khiển bằng dịng điệnHình 1.7 : Minh họa những nguồn điện thế phụ thuộcCó hai dạng chính của nguồn thế nhờ vào gồm : Nguồn thế có điện áp lối ra là một hàrn của một điện áp nào đó trong mạch điệngọi là nguồn áp tinh chỉnh và điều khiển bằng điện áp. Nguồn thế có điện áp lối ra là một hàm của một dịng điện nào đó trong mạchđiện gọi là nguồn áp tinh chỉnh và điều khiển bằng dòng điện. 1.4.3 N g u ồ n dòngN gu ồn dòng độc lậpMột nguồn dòng độc lập lý tưởng duy trì một dịng điện danh nghĩa chạy qua nó. Dịng điện của nguồn dịng lý tưởng độc lập với những dòng điện và điện áp khác trongmạch. Giá trị độ lớn dòng điện của nguồn dòng hoàn toàn có thể khơng đổi hoặc là một hàmthay đổi theo thời hạn. Ký hiệu của nguồn dòng độc lập trong mạch điện là mộthình trịn đóng và có mũi tên chỉ hướng của dịng điện bên trong. Ví dụ về nguồndịng độc lập được cho trong hình 1. 8. N gu ồn dòng phụ th u ộcNguồn dòng nhờ vào ha } ^ nguồn dịng có tinh chỉnh và điều khiển là nguồn dịng có dịng điệnđược xác lập thơng qua một điện áp hay dịng điện khác trong mạch điện. Ký hiệuhình thoi đóng có mũi tên chỉ hướng được dùng để trình diễn nguồn dòng phụ thuộc vào. Giới thiệu123A1. 8 : ( a ) Nguồn dịng điện một chiềuHĩnh2sirì ( ỈOOtư ) A ( b ) Nguồn dòng điện xoay chiềuCác nguồn dòng điện độc lậpTương tự như nguồn thế phụ thuộc vào, có hai dạng chính của nguồn dòng phụ thuộclà nguồn dòng tinh chỉnh và điều khiển bởi điộn áp và nguồn dòng tinh chỉnh và điều khiển bởi dòng điện. Hình1. 9 màn biểu diễn những ví dụ cho nguồn dịng phụ thuộc vào. 5 v4 > Nguồn dịng điều khiểnbang điện ápHì. nh 1.9 : Minh họa những nguồn dịng điện phụ thuộc1, 4.4 Các thành phần trở khángNgồi những phần từ nêu trêii, trong mạch điện còn sống sót những thành phần cơ bản khácnhií điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Các thành phần này được gọi chung là thành phần trởkháng. Các thành phần này được gặp rất nhiều trong nghiên ci’ĩM, nghiên cứu và phân tích mạch điện, và sẽ được trình diễn kỹ hơn ở những phần và chương sau. 1.5 Các định luật tron g m ạch đ iện1. 5.1 Đ ịnh luật OhmĐiện trở ( resistor ) là thành phần ( linh phụ kiện ) cơ bản của mạch điện. Nó được đặctrưng bởi một thông số i ? > 0 gọi là giá trị điện trở ( resistance ). R hoàn toàn có thể thuận tiện được1. 5 Các định luật trong mạch điện13xác định trải qua định luật Ohm như sau : R = vr ( 1. 10 ) ‘ ÍRNhư vậy, điện áp trên hai đầu điện trở tỉ lệ thuận với dịng điện đi qua nó. Biểuthức của định luật Ohm hoàn toàn có thể viết dưới những dạng khác như sau : Vr = R irHoặcVr ( 1. 12 ) ỈRVrỈPíĩih 1.10 : Mạch điện minh họa đmh luật Ohrri, đặc trưng dòng âiện – điện áp củađiện trở ( đặc trưnq i-v ) Chiều dương của điện áp Vf { và chiều dương của dịng điện ÌỊi được bộc lộ nhưtrong hình 1.10 th ì cơng suất tiêu thụ bởi điện trở R là : Pr = v r Ì ịỉ = B, i \ = ( 1.13 ) Vi i ? > 0 nên Pfì > 0. Điều nàv có nghĩa là điện trỏ R luôn tiêu thụ điện năng. Diện năng này thường biến đổi th àn h nhiệt năng, và tiêu tán vào thiên nhiên và môi trường xungquanh. Hiện tượng được gọi là hiệu ứng tỏa nhiệt của dòng điện trên điện trở ( Hiệuứng Joule – Lenz ). Năng lượng nhiệt tỏ a ra trên điện trở trong thời hạn từ thời gian ío = 0 đếnthời điểm t dược tính theo công thức ; ( 1.14 ) V Í D Ụ 1.5. Áp dụng định luật OhmGiói thiệu14Xét mạch điện như hình l.ll ( a ), gồm một điện trở R = 100 kQ, đặt vào nguồnthế 12 V. Tính điện áp v r, dịng điện ifỉ trên điện trở. Tính cơng suất nhiệt tỏa ratrên điện trở và nguồn năng lượng tiêu thụ bởi điện trở trong một giờ. 12 \, ỈRVr2A ‘ ĨRVr ( b ) Hình 1.11 : Mạch điện vận dụng định luật Ohm : ( a ) Cho ví dụ 1.5 ; ( h ) Cho ví dụ 1. 6 ; Lời giảiTa có : vr — 12VV r _ 12 V = 12 mA1 kQCông suất tỏ a nhiệt trên điện trở : PR — Vf ì X in = 12 y X 12 m A = 144 rnWTheo định luật Ohm, ta có : ifi = Điện năng tiêu thụ bởi điện trở trong một giờ là : w = p r xT = U ị m ^ X ( 60 X 60 ) s = 518,4 JV Í D Ụ 1.6. Áp dụng định luật OhmMột điện trở R = 100 ũ mắc vào một nguồn dịng 2 A, mạch điện như hìnhl. ll ( b ). Tính điện áp v r, dịng điện ifi trên điện trở. Tính cơng suất nhiệt tỏa ratrên điện trở. Lời giảiDòng điện chạy qua điện trở R bằng dòng điện của nguồn là : iR — 2 AÁp dụng định luật Ohni, ta có : Vfi = R X Ifi = 100 Q X 2 A = 200 VCông suất tỏa nhiệt trên điện trở là : pR = Vfi X ÌỊI = 200 V X 2 A = = 400 wHay p r = R x l ị ^ m í ì x { 2 A ỹ = 400 w1. 5.2 Đ ịn h luật Kirchhoff theo dòng điện – KCLNút điện áp ( node ) trong mạch điện là một điểm trong mạch mà có nhiều phầntử mạch điện liên kết tại đó. Các ví dụ về nút điện áp được bộc lộ trong hình 1.12 .
