Mạch điện và mô hình mạch điện

Mạch điện và mô hình mạch điện

Mạch điện là gì? Các phần tử cơ bản của mạch điện và mô hình mạch điện.

1. Khái niệm Mạch điện

Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện gồm 3 phần tử cơ bản là nguồn điện, thiết bị tiêu thụ điện, dây dẫn ngoài ra còn có các thiết bị phụ trợ như: thiết bị đóng cắt, đo lường, bảo vệ, tự động…

Ví dụ: Sơ đồ mạch điện đơn giản như hình vẽ:

 

1. Nguồn điện

Là các thiết bị để biến đổi các dạng năng lượng như: Cơ năng, hoá năng, nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng nguyên tử…thành điện năng.

– Nguồn điện có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều.

+ Nguồn một chiều: Pin, acquy, máy phát điện một chiều,…

+ Nguồn xoay chiều: Lấy từ lưới điện, máy phát điện xoay chiều,…

  • Các nguồn điện công suất lớn thường được truyền tải từ các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…).
  • Các nguồn điện một chiều thường được đặc trưng bằng sức điện động E, điện trở trong Với nguồn xoay chiều thường biểu diễn bằng công suất P (công suất máy phát) và điện áp ra u.
Một số nguồn điện phổ biến hiện nay
Hình 2: Một số loại nguồn điện

2. Thiết bị tiêu thụ điện (Phụ tải)

 

Thiết bị tiêu thụ điện (phụ tải) là các thiết bị sử dụng điện năng để chuyển hóa thành một dạng năng lượng khác, như dùng để thắp sáng (quang năng), chạy các động cơ điện (cơ năng), dùng để chạy các lò điện (nhiệt năng)… . Các thiết bị tiêu thụ điện thường được gọi là phụ tải (hoặc tải) và ký hiệu bằng điện trở R hoặc bằng tổng trở Z.

 3. Dây dẫn

Có nhiệm vụ liên kết và truyền dẫn dòng điện từ nguồn điện đến nơi tiêu thụ. Thường làm bằng kim loại đồng hoặc nhôm và một số vật liệu dẫn điện có điện dẫn suất cao khác.

4. Các thiết bị phụ trợ:

  • Dùng để đóng cắt như: Cầu dao, công tắc, aptômát, máy cắt điện, công tắc tơ…
  • Dùng để đo lường: Ampe mét, vôn mét, oát mét, công tơ điện…
  • Dùng để bảo vệ: Cầu chì, rơ le, …

2. Mô hình mạch điện

Khi tính toán, mạch điện thực được thay thế bằng một sơ đồ gọi là mô hình mạch điện, trong đó các phần tử thực được thay thế bằng các phần tử lý tưởng: E, J, R

– Yêu cầu về mô hình mạch điện: mô hình mạch điện phải đảm bảo kết cấu hình học và quá trình năng lượng giống như mạch điện thực.

– Một mạch thực có thể có nhiều mô hình mạch điện, điều đó là tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu và điều kiện làm việc của mạch điện.

a. Phần tử điện trở

Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng sang dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng v…v.

Quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên điện trở : UR =R.I (1.1)

Đơn vị của điện trở là Ω (ôm) ;

Công suất điện trở tiêu thụ: P = RI2 ; (1.2)

Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t là: A = RI 2t (1.3)

Đơn vị của điện năng là Wh,

b. Phần tử điện cảm

c. Phần tử điện dung

d. Phần tử nguồn điện áp u(t)

Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai cực của nguồn. Chiều điện áp được quy định từ điểm có hiệu điện thế cao xuống điểm có hiệu điện thế thấp. Chiều sức điện động được quy định từ điểm có điện thế thấp đến điểm có điện thế

Quan hệ giữa sức điện động và điện áp đầu cực nguồn: u(t)= e(t)

e. Phần tử nguồn dòng điện j(t)

Nguồn dòng đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài.

Share this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *