Điện, điện tử - Mạch một chiều

lại của mạch điện Triệt tiêu nguồn dòng Xếp chồng (4) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 121 Triệt tiêu nguồn áp Triệt tiêu nguồn dòng Xếp chồng (5) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 122 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V, j = 2A. Tính dòng điện chảy qua R2? VD1 e j 1R 2R 1. Triệt tiêu j, tính i2|e e 2 e i1R 2R 2 1 2 30 1A 10 20 e ei R R     2. Triệt tiêu e, tính i2|j 2 j i j 1R 2R 2 j i 1R j 1R 2R 10.2 10 20 0,67A    1 2 1 2 j R ji R R   3. Tính i2|e + i2|j 2 2 2 1 0,67 1,67A e j i i i     Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 123 Xếp chồng (6) VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 1. Triệt tiêu e2 & j, tính i2|e1 2. Triệt tiêu e1 & j, tính i2|e2 3. Triệt tiêu e1 & e2, tính i2|j 4. Tính i2|e1 + i2|e2 + i2|j Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 124 Xếp chồng (7) 1. Triệt tiêu e2 & j, tính i2|e1 0c  2 1 2 8 1,33A 6 a e i R       8Va  1 1 2 3 4 1 1 1 1 a e R R R R R       VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 125 Xếp chồng (8) 2. Triệt tiêu e1 & j, tính i2|e2 0c  3Va  2 1 2 3 4 2 1 1 1 a e R R R R R       VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 2 2 2 2 9 3 1A 6 a e ei R      Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 126 Xếp chồng (9) 3. Triệt tiêu e1 & e2, tính i2|j 4 4 10.2 20Ve R j   2 2 3,33 0,56A 6 a j i R       3,33Va  4 1 2 3 4 3 4 1 1 10;c a e R R R R R R          VD2 e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính i2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 127 2 1 1,33A e i   2 2 1A e i  2 0,56Aji   → i2 = i2|e1 + i2|e2 + i2|j = – 1,33 + 1 – 0,56 = – 0,89 A VD2 Xếp chồng (10) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 128 Xếp chồng (11) • Áp dụng cho mạch điện có từ 2 nguồn trở lên • Chú ý: 1. Khi xét tác dụng của một nguồn, phải triệt tiêu tất cả các nguồn khác 2. Không áp dụng nguyên lý này cho công suất • Lợi ích: việc áp dụng nguyên lý này có thể làm cho cấu trúc mạch trở nên đơn giản hơn→ dễ phân tích hơn • Đặc biệt tiện lợi khi phân tích mạch điện có nhiều nguồn có tần số khác nhau (sẽ đề cập trong phầnMạch xoay chiều) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 129 Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 130 Thevenin (1) Rtđ etđ Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 131 Thevenin (2) • Một mạng tuyến tính 2 cực có thể được thay thế bằng một mạch tương đương gồm có nguồn áp etd & điện trở Rtd, trong đó: – etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực – Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn ttd td t RR ei  Mạng tuyến tính 2 cực it Rt Rt it Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 132 Thevenin (3) Mạng tuyến tính 2 cực Mạng tuyến tính 2 cực triệt tiêu nguồn độc lập Rtd Mạng tuyến tính 2 cực etd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 133 Thevenin (4) Mạng tuyến tính 2 cực triệt tiêu nguồn độc lập Rtd Mạng tuyến tính 2 cực triệt tiêu nguồn độc lập uvµo ivµo Mạng tuyến tính 2 cực triệt tiêu nguồn độc lập uvµo ivµo td uR i  vµo vµo Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 134 Thevenin (5) 1 1 2 2 1 1 2 2 ... ... o m m m m m n n u A j A e A e A e A j A j A j             0 0u A j B  0 1 1 2 2 1 1 2 2 ... ... m m m m m n n B A e A e A e A j A j A j            Mạng tuyến tính 2 cực a b ju Giả sử mạng tuyến tính 2 cực có m nguồn áp & n nguồn dòng, theo tính chất xếp chồng: 0 0u A j B   0j  0 0jB u   0 0B  0 0 0B uA j    = etd (điện áp hở mạch) = Rtd (điện trở vào khi triệt tiêu nguồn bên trong mạng tuyến tính 2 cửa) td tdu R j e  Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 135 Thevenin (6) Mạng tuyến tính 2 cực a b ju a b ju td tdu R j e td tdu R j e  Một mạng tuyến tính 2 cực có thể được thay thế bằng một mạch tương đương gồm có nguồn áp etd & điện trở Rtd, trong đó: – etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực – Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn Thevenin (7) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 136 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy qua R3 với các giá trị R3 lần lượt là 30, 60, 100Ω? VD1 e 2R 1R 3R tde tdR 3R e 2R 1R tde etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực 2Ru 2 2R i 2 1 2 eR R R   20V Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn 2R 1R tdR 1 2 1 2 R R R R   6,67  Thevenin (8) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 137 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy qua R3 với các giá trị R3 lần lượt là 30, 60, 100Ω? VD1 e 2R 1R 3R tde tdR 3R 3 3 3 2030 0,55A 6,67 30 td td eR i R R       20V; 6,67td tde R   3 3 3 2060 0,30A 6,67 60 td td eR i R R       3 3 3 20100 0,19A 6,67 100 td td eR i R R       Thevenin (9) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 138 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy qua R3 với các giá trị R3 lần lượt là 30, 60, 100Ω? VD1 e 2R 1R 3R 2R 1R 1 2 1 2 6,67td R RR R R    1 1 0,1A 10 i   2 1 0,05A 20 i   0,1 0,05 0,15A i    vµo 2R 1R 1V 1i 2i ivµo 1 6,67 0,15td uR i    vµo vµo 2R 1R 1A 1i 2i uvµo2 101 0,33A 10 20 i   20.0,33 6,67Vu  vµo 6,67 6,67 1td uR i    vµo vµo Thevenin (10) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 139 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, e = 30V, j = 2A. Tính dòng điện chảy qua R2? e j 1R 2R VD2 tde tdR 2R 2 2 td td ei R R   etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực e j 1R tde 1i 1 1 1 tdR i e e i j     1tde e R j   50V Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn 1R tdR 1R 10  50 10 20   1,67A Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 140 Thevenin (11) ttd td t RR ei  VD3 e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 141 Thevenin (12) etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực 1 2 3 1 1 1 a e j R R R R       1 1 16 2 4 6 8 4a        Đặt φc = 0e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? etd = u3 18,67Va  3 2 3 18,67 1,33 A 6 8 ai R R      3 3 3 8.1,33 10,67 Vu R i    3 10,67 Vtde u   VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 142 Thevenin (13) ttd td t RR ei  etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 143 Thevenin (14) etd: nguồn áp hở mạch trên 2 cực Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn (4 6)8 4 6 8     1 2 3 1 2 3 R R R R R R    4,44  1 2 3( ) //tdR R R R  e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 144 Thevenin (15) ttd td t RR ei  10,67 1,13A 4,44 5t i   10,67 Vtde  4,44tdR   ttd td t RR ei  e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 145 Thevenin (16) 2 2 td td ei R R   VD4 e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? tdR 3 1( // )td ab tR R R R R   3 1 3 8.5 4 7,08 8 5 t t R R R R R        Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 146 Thevenin (17) 2 2 td td ei R R   e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? tde td a be    0b c   td a e   1 16 4.2 24Va aR j e        24Vtde  VD4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 147 Thevenin (18) 2 2 td td ei R R   e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? 2 2 td td ei R R   2 24 1,84A 7,08 6 i   24 Vtde  7,08tdR   VD4 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 148 Thevenin (19) 1 1 td td e ei R R   VD5 e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i1? 3 2( // )td ac tR R R R R   3 2 3 8.5 6 9,08 8 5 t t R R R R R        tdR Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 149 Thevenin (20) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i1? tde td cae u ca caR i ( )caR j  3 2[( // ) ]( )tR R R j   3 2 3 8.5( ) 6 ( 2) 18,15V 8 5 t t R R R j R R                  VD5 1 1 td td e ei R R   Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 150 Thevenin (21) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i1? 1 1 td td e ei R R   1 18,15 16 0,16A 9,08 4 i      18,15 Vtde   9,08tdR   VD5 1 1 td td e ei R R   Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 151 Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 152 Norton (1) • Tương tự định lý Thevenin • Phát biểu: Một mạng tuyến tính 2 cực có thể được thay thế bằng một mạch tương đương gồm có nguồn dòng jtd & điện trở Rtd, trong đó: – jtd: nguồn dòng ngắn mạch giữa 2 cực – Rtd: điện trở trên hai cực khi triệt tiêu các nguồn Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 153 Norton (2) Mạng tuyến tính 2 cực Mạng tuyến tính 2 cực triệt tiêu nguồn độc lập Rtd Mạng tuyến tính 2 cực jtd Norton (3) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 154 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 30Ω, e = 30V. Tính dòng điện chảy qua R3? VD1 e 2R 1R 3R e 2R 1R tdj jtd: nguồn dòng ngắn mạch trên 2 cực 3 3 td td td Ri j R R   1Ri 1 e R  30 10  3A Rtd: điện trở trên hai cực sau khi triệt tiêu các nguồn 2R 1R tdR 1 2 1 2 R R R R   6,67  6,673 30 6,67   0,55A tdj tdR 3 R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 155 Norton (4) td t td t td Ri j R R   VD2 jtd: nguồn dòng ngắn mạch trên 2 cực e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 156 Norton (4) 2tdj i jtd: nguồn dòng ngắn mạch trên 2 cực 1 2 1 1 1 a e j R R R       e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? Giả sử φc = 0 1 1 16 2 4 6 4a        14,40 Va  2 2 14,40 2,4 A 6 ai R     2,4 Atdj  VD2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 157 Norton (5) Rtd: điện trở trên hai cực khi triệt tiêu các nguồn (4 6)8 4 6 8     1 2 3 1 2 3 R R R R R R    4,44  1 2 3( ) //tdR R R R  e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? VD2 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 158 Norton (6) jtd: nguồn dòng ngắn mạch trên 2 cực e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính it? Rtd: điện trở trên hai cực khi triệt tiêu các nguồn jtd = 2,4 A Rtd = 4,44 Ω 4,442,4 1,13A 5 4,44t i   VD2 td t td t td Ri j R R   Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 159 Norton (7)VD3 e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? tdR 3 1( // )td ab tR R R R R   3 1 3 8.5 4 7,08 8 5 t t R R R R R        Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 160 Norton (8) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? tdj i1 1tdj i j  1 3 1 1 1 1 a t e j R R R R        10,43Va  1 1 1,39Aaei R    1,39 2 3,39Atdj    VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 161 Norton (9) e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính i2? 2 2 td td td Ri j R R   jtd= 3,39 A Rtd= 7,08 Ω 2 7,083,39 1,83A 6 7,08 i   VD3 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 162 Thevenin & Norton (1) Mạng tuyến tính 2 cực etd = Rtd jtd Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 163 Thevenin & Norton (2) etd = Rtd jtd td td td eR j  etd = uhở mạch jtd = ingắn mạch  td u R i hë m¹ch ng¾n m¹ch (Cách thứ 3 để tính điện trở tương đương của sơ đồ Thevenin) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 164 Thevenin & Norton (3) td ef td u eR i j  hë m¹ch ng¾n m¹ch 10,67 4,44 2,4ef R    e = 16 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 8 Ω; Rt = 5 Ω; Tính Ref của mạng một cửa? 10,67 Vtde  2,4 Atdj  VD1 Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 165 Thevenin & Norton (4) • Việc áp dụng định lý Thevenin hoặc định lý Norton gọi là phương pháp mạng một cửa/mạng 2 cực • Các mạch điện được xây dựng dựa trên định lý Thevenin hoặc định lý Norton gọi là sơ đồ (tương đương) Thevenin hoặc sơ đồ (tương đương) Norton • Sơ đồ Norton có thể rút ra được từ sơ đồ Thevenin & ngược lại • Rtd = tổng_trở_vào_sau_khi_triệt_tiêu_nguồn, hoặc ,td Thevenintd td Norton Eu R i j   hë m¹ch ng¾n m¹ch hoặc ,td uR i   vµo vµo Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 166 Các định lý mạch a) Nguyên lý xếp chồng b) Định lý Thevenin c) Định lý Norton d) Truyền công suất cực đại Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 167 Truyền công suất cực đại (1) • Một số mạch điện được thiết kế để truyền công suất tới tải • Viễn thông: cần truyền một công suất tối đa đến tải • Bài toán: tìm thông số của tải (giá trị của điện trở) để công suất truyền đến tải đạt cực đại • Sử dụng sơ đồ Thevenin Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 168 Truyền công suất cực đại (2) ttt Rip 2 ttd td t RR ei  t ttd td t RRR ep 2      0 pt Rt 4 2 2 )( )(2)( ttd ttdtttd td t t RR RRRRRe dR dp   0 t t dR dp 0 )()( 2 3 2 3 2    ttd ttd td ttd tttd td RR RRe RR RRRe t tdR R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 169 Truyền công suất cực đại (3) • Công suất cực đại sẽ được truyền đến tải nếu tải bằng điện trở tương đương Thevenin (nhìn từ phía tải) • Rt = Rtd : gọi là hoà hợp tải hoặc phối hợp tải t tdR R Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 170 Truyền công suất cực đại (4) tdt RR  e = 16 V; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Tính Rt để nó nhận được công suất lớn nhất? 43 43 21 21 RR RR RR RRRtd   07,4102 10.2 64 6.4  07,4tR VD Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 171 Mạch một chiều 1. Các định luật cơ bản 2. Các phương pháp phân tích 3. Các định lý mạch 4. Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 172 Phân tích mạch điện bằng máy tính • Mục đích: tiết kiệm thời gian tính toán • Sẽ tìm hiểu: – Giải các phép tính phức tạp (ví dụ phương trình ma trận) – Mô phỏng mạch điện • Phần mềm: Matlab, OrCAD PSpice Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 173 Phương trình ma trận                            4 12 0 5 9420 7588 4902 6713 4 3 2 1 i i i i Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 174 Mô phỏng mạch điện (1) • Bằng mã lệnh (Tutsim, Spice, ) • Bằng giao diện đồ hoạ (Pspice, Circuit maker, Matlab, Workbench, ) Mạch một chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 175 Mô phỏng mạch điện (2) e1 = 16 V; e2 = 9 V; j = 2 A; R1 = 4 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 2 Ω; R4 = 10 Ω; Rt = 5 Ω; Tính các dòng điện trong mạch? VD1