Giáo trình Kỹ thuật điện Phần 1 - Đặng Văn Thành (ĐH SPKT TPHCM)

Giáo trình kỹ thuật điện phần 1 của Đặng Văn Thành cung cấp kiến thức cơ bản và ứng dụng trong lĩnh vực điện, phục vụ cho sinh viên và kỹ sư.

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Điện Phần 1 Đặng Văn Thành Chủ Biên
• Loại tài liệu: Giáo Trình

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN
• 1.1. Khái niệm chung
• 1.1.1. Định nghĩa về mạch điện
• 1.1.2. Kết cấu hình học của mạch điện
• 1.2. Các đại lượng đặc trưng cho quá trình năng lượng trong mạch điện
• 1.2.1. Dòng điện
• 1.2.1.1. Bản chất dòng điện trong các môi trường
• 1.2.2. Điện áp
• 1.2.3. Công suất
• 1.3. Các phần tử cơ bản của mạch điện
• 1.3.1. Điện trở R
• 1.3.2. Điện dẫn
• 1.3.3. Cuộn dây L
• 1.3.4. Điện dung
• 1.3.5. Nguồn độc lập
• 1.3.5.1. Nguồn áp một chiều
• 1.3.5.2. Nguồn áp xoay chiều
• 1.3.5.3. Nguồn dòng
• 1.3.6. Nguồn phụ thuộc
• 1.3.6.1. Nguồn áp phụ thuộc
• 1.3.6.2. Nguồn dòng phụ thuộc
• 1.4. Các định luật cơ bản của mạch điện
• 1.4.1. Định luật Ohm
• 1.4.2. Định luật Kirchhoff 1 (định luật nút)
• 1.4.3. Định luật Kirchhoff 2
• 1.5. Bài tập có lời giải chương 1
• 1.6. Bài tập chương 1
• 1.7. Câu hỏi ôn tập
• 2. CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN MỘT PHA
• 2.1. Các định nghĩa về dòng điện xoay chiều hình sin
• 2.1.1. Chu kỳ, tần số, tần số góc
• 2.1.2. Trị số tức thời của dòng điện
• 2.1.3. Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện
• 2.1.4. Trị số hiệu dụng của dòng điện
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN
• 4. CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
• 5. CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
• 6. CHƯƠNG 6: MÁY BIẾN ÁP
• 7. CHƯƠNG 7: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• 8. CHƯƠNG 8: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
• 9. CHƯƠNG 9: AN TOÀN ĐIỆN
• PHỤ LỤC: KHÍ CỤ ĐIỆN

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn tập Giáo trình Kỹ thuật điện Đặng Văn Thành

Cuốn Giáo trình Kỹ thuật điện phần 1 Đặng Văn Thành chủ biên là một tài liệu nền tảng, được biên soạn công phu dành cho sinh viên khối ngành công nghệ tại các trường đại học và cao đẳng. Đây không chỉ là một cuốn sách giáo khoa, mà còn là kim chỉ nam giúp người học xây dựng nền tảng vững chắc về cơ sở kỹ thuật điện. Nội dung của giáo trình bao quát những kiến thức cốt lõi nhất, từ các khái niệm cơ bản về mạch điện, các định luật nền tảng cho đến phương pháp phân tích các loại mạch phức tạp. Được biên soạn bởi một tập thể tác giả uy tín từ Trường Đại học Bách khoa và Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, cuốn sách đảm bảo tính chính xác, cập nhật và phù hợp với chương trình đào tạo hiện hành. Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kỹ năng nhận diện, mô hình hóa và tính toán các thông số quan trọng trong mạch điện, làm tiền đề cho các môn học chuyên sâu hơn như sách điện công nghiệp và tự động hóa. Với cách trình bày logic, đi từ lý thuyết đến các ví dụ minh họa và bài tập ứng dụng, tài liệu này thực sự là một nguồn học liệu không thể thiếu.

1.1. Giới thiệu tác giả và NXB Khoa học và Kỹ thuật

Giáo trình được chủ biên bởi PGS.TS. Đặng Văn Thành cùng đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm từ Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Sự hợp tác này đảm bảo nội dung vừa mang tính học thuật cao, vừa bám sát thực tiễn giảng dạy. Cuốn sách được phát hành bởi NXB Khoa học và Kỹ thuật, một trong những nhà xuất bản uy tín hàng đầu trong lĩnh vực khoa học và công nghệ tại Việt Nam. Điều này khẳng định chất lượng và giá trị tham khảo của tài liệu trong hệ thống giáo dục đại học. Sự kết hợp giữa đội ngũ tác giả chuyên môn cao và một đơn vị xuất bản danh tiếng đã tạo nên một tài liệu kỹ thuật điện chuẩn mực, được nhiều thế hệ sinh viên và giảng viên tin dùng.

1.2. Đối tượng và mục tiêu của tài liệu kỹ thuật điện này

Giáo trình hướng đến đối tượng chính là sinh viên năm nhất và năm hai thuộc các ngành kỹ thuật như Điện - Điện tử, Cơ điện tử, Tự động hóa, và các ngành liên quan. Mục tiêu của cuốn sách không chỉ dừng lại ở việc cung cấp kiến thức lý thuyết suông. Thay vào đó, nó tập trung vào việc hình thành tư duy phân tích mạch điện một cách hệ thống. Sinh viên sau khi hoàn thành học phần sẽ có khả năng: hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các phần tử cơ bản; áp dụng các định luật để thiết lập phương trình mạch; và thực hiện các phép tính toán để xác định thông số của mạch điện một chiều và xoay chiều. Đây là những kỹ năng cốt lõi, tạo nền tảng vững chắc cho việc học tập và nghiên cứu ở các cấp độ cao hơn.

II. Vượt qua khó khăn với Giáo trình Kỹ thuật điện Đặng Văn Thành

Học phần Kỹ thuật điện thường được xem là một "cửa ải" khó nhằn đối với nhiều sinh viên. Những khái niệm trừu tượng, các công thức toán học phức tạp và vô số các định luật khiến người học dễ cảm thấy choáng ngợp và bối rối. Một trong những thách thức lớn nhất là việc chuyển đổi từ tư duy lý thuyết sang kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế. Sinh viên thường gặp khó khăn khi không biết bắt đầu từ đâu để phân tích mạch điện hoặc áp dụng công thức nào cho phù hợp. Cuốn Giáo trình Kỹ thuật điện phần 1 Đặng Văn Thành chủ biên ra đời như một giải pháp hiệu quả, giúp tháo gỡ những nút thắt này. Sách không chỉ trình bày lý thuyết một cách khô khan mà còn tích hợp phương pháp tiếp cận từng bước, giúp người học xây dựng kiến thức một cách có hệ thống. Các ví dụ minh họa được lựa chọn kỹ lưỡng, đi từ đơn giản đến phức tạp, giúp sinh viên làm quen và dần dần chinh phục các dạng bài tập kỹ thuật điện điển hình. Cách tiếp cận này giúp giảm bớt áp lực và tạo động lực học tập cho sinh viên.

2.1. Khó khăn trong việc hiểu lý thuyết mạch điện 1 trừu tượng

Phần lý thuyết mạch điện 1 chứa đựng nhiều khái niệm nền tảng nhưng lại có tính trừu tượng cao như điện áp, dòng điện, công suất, và các phần tử thụ động. Việc hình dung các quá trình năng lượng diễn ra trong mạch đòi hỏi một khả năng tư duy logic tốt. Giáo trình của Đặng Văn Thành giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các định nghĩa rõ ràng và hình ảnh minh họa trực quan. Ví dụ, trong Chương 1, sách định nghĩa: "Mạch điện là một hệ thống gồm các thiết bị điện, điện tử ghép lại. Trong đó xảy ra các quá trình truyền đạt, biến đổi năng lượng hay tín hiệu điện từ". Cách định nghĩa trực diện, ngắn gọn này giúp người học nắm bắt ngay lập tức bản chất vấn đề. Các khái niệm như nút, nhánh, vòng được giải thích thông qua các ví dụ cụ thể (Ví dụ 1.1 và 1.2), giúp trực quan hóa cấu trúc của mạch.

2.2. Thử thách khi giải bài tập kỹ thuật điện phức tạp

Việc giải bài tập kỹ thuật điện là thước đo chính xác nhất cho mức độ hiểu bài của sinh viên. Tuy nhiên, nhiều người học lại lúng túng khi đối mặt với một sơ đồ mạch phức tạp. Giáo trình này đã xây dựng một lộ trình học tập bài bản. Sau mỗi phần lý thuyết về một định luật hay phương pháp, sách đều cung cấp các bài tập có lời giải chi tiết. Chẳng hạn, sau khi giới thiệu Định luật Kirchhoff, sách trình bày ngay Ví dụ 1-6 với các bước giải một hệ ba phương trình để tìm dòng điện trong ba nhánh. Cách làm này không chỉ cung cấp đáp án mà còn chỉ ra phương pháp tư duy, cách thiết lập phương trình và giải quyết vấn đề một cách logic. Nhờ đó, sinh viên có thể tự rèn luyện và nâng cao kỹ năng thực hành của mình.

III. Bí quyết nắm vững mạch điện một chiều từ giáo trình này

Chương 1 của Giáo trình Kỹ thuật điện phần 1 Đặng Văn Thành chủ biên tập trung xây dựng những viên gạch đầu tiên và quan trọng nhất về cơ sở kỹ thuật điện: các khái niệm và định luật cơ bản trong mạch điện một chiều. Đây là phần kiến thức cốt lõi, bởi mọi phương pháp phân tích mạch phức tạp sau này đều dựa trên nền tảng này. Giáo trình tiếp cận vấn đề một cách bài bản, bắt đầu từ định nghĩa các phần tử cơ bản nhất như nguồn, phụ tải, dây dẫn, sau đó đi sâu vào các đại lượng đặc trưng như dòng điện, điện áp và công suất. Điểm sáng của chương này là cách trình bày súc tích và rõ ràng về các định luật vật lý bất biến, tạo thành bộ công cụ không thể thiếu cho bất kỳ kỹ sư điện nào. Thay vì liệt kê công thức, sách tập trung vào bản chất vật lý và quy ước chiều để người học hiểu sâu, tránh nhầm lẫn khi áp dụng. Cách tiếp cận này giúp sinh viên không chỉ học thuộc lòng mà còn thực sự hiểu và vận dụng linh hoạt các nguyên tắc cơ bản để giải quyết vấn đề.

3.1. Phân tích các phần tử tụ điện cuộn cảm điện trở

Giáo trình định nghĩa rất rõ vai trò của từng phần tử trong mạch. Điện trở R được mô tả là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng. Cuộn cảm L đặc trưng cho khả năng tạo nên từ trường và tích lũy năng lượng từ trường. Trong khi đó, tụ điện C đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng điện trường. Một điểm quan trọng được nhấn mạnh là tính chất của các phần tử này trong mạch một chiều. Sách chỉ rõ: "trong mạch điện 1 chiều thì điện áp giữa 2 đầu mạch điện (cuộn cảm lý tưởng) bằng 0. Trong mạch điện 1 chiều nếu đặt cuộn dây thì coi như mạch bị nối tắt". Tương tự, tụ điện được xem như một phần tử hở mạch đối với dòng một chiều. Việc nắm vững các đặc tính này là chìa khóa để đơn giản hóa và phân tích mạch điện một chiều một cách chính xác.

3.2. Áp dụng Định luật Ohm và Định luật Kirchhoff hiệu quả

Định luật Ohm và hai Định luật Kirchhoff là bộ ba định luật nền tảng của kỹ thuật điện. Giáo trình trình bày chúng một cách ngắn gọn nhưng đầy đủ. Định luật Ohm (U = i.R) thiết lập mối quan hệ tuyến tính giữa điện áp, dòng điện và điện trở. Định luật Kirchhoff 1 (định luật nút) phát biểu rằng "Tổng đại số dòng điện tại 1 nút bằng 0", thể hiện sự bảo toàn điện tích. Định luật Kirchhoff 2 (định luật vòng) khẳng định "Tổng đại số điện áp của các phần tử trong 1 vòng kín bất kỳ thì bằng 0", thể hiện sự bảo toàn năng lượng. Sách không chỉ nêu biểu thức mà còn đưa ra quy ước dấu rõ ràng và các ví dụ áp dụng trực tiếp (Ví dụ 1-3, 1-5), giúp người học nhanh chóng nắm bắt và vận dụng thành thạo để giải bài tập kỹ thuật điện.

IV. Phương pháp phân tích mạch điện xoay chiều trong giáo trình

Chuyển tiếp từ mạch một chiều, Chương 2 trong Giáo trình Kỹ thuật điện phần 1 Đặng Văn Thành chủ biên mở ra một thế giới mới và phức tạp hơn: mạch điện xoay chiều hình sin. Đây là phần kiến thức cực kỳ quan trọng vì hầu hết các hệ thống điện trong thực tế đều sử dụng dòng xoay chiều. Giáo trình đã rất thành công khi giới thiệu các khái niệm mới như giá trị hiệu dụng, tần số góc, góc lệch pha một cách trực quan thông qua đồ thị và biểu diễn vector. Điểm nổi bật của chương này là việc giới thiệu công cụ toán học mạnh mẽ - số phức - để giải quyết các bài toán mạch xoay chiều. Phương pháp này giúp chuyển các phương trình vi phân phức tạp trong miền thời gian thành các phương trình đại số đơn giản trong miền phức, giúp việc phân tích mạch điện trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn rất nhiều. Sách hướng dẫn chi tiết cách biểu diễn các đại lượng và phần tử mạch dưới dạng phức, cũng như cách áp dụng các định luật Ohm và Kirchhoff ở dạng phức.

4.1. Hiểu sâu về mạch RLC và hiện tượng cộng hưởng

Mạch RLC nối tiếp là mô hình kinh điển và tổng quát nhất của mạch điện xoay chiều. Giáo trình đã phân tích chi tiết mối quan hệ pha giữa điện áp và dòng điện trên từng phần tử R, L, C trước khi tổng hợp chúng trong mạch RLC. Sách sử dụng giản đồ vector một cách hiệu quả để minh họa tổng điện áp và góc lệch pha. Từ đó, các khái niệm quan trọng như tổng trở, điện kháng, và tam giác tổng trở được hình thành một cách tự nhiên. Đặc biệt, giáo trình giải thích rõ hiện tượng cộng hưởng khi X_L = X_C, là một trạng thái làm việc đặc biệt của mạch với nhiều ứng dụng trong thực tế. Các điều kiện để xảy ra cộng hưởng và đặc điểm của mạch khi đó được trình bày logic và dễ hiểu, là kiến thức nền tảng cho các môn học về điện tử và viễn thông sau này.

4.2. Sử dụng số phức để giải mạch điện xoay chiều hình sin

Phương pháp số phức là một bước tiến vượt bậc trong việc phân tích mạch điện. Thay vì phải giải các phép toán cộng trừ các hàm sin và cos, người học có thể chuyển chúng sang dạng đại số hoặc dạng mũ của số phức. Giáo trình dành một phần đáng kể để hướng dẫn các phép toán cơ bản với số phức, từ cộng, trừ đến nhân, chia. Sách nêu rõ quy tắc: "Để cộng (trừ) số phức, ta biến đổi chúng về dạng đại số... Khi nhân (chia) ta nên đưa về dạng mũ". Các ví dụ như Ví dụ 2-18 đã so sánh trực tiếp hai phương pháp giải bằng đồ thị vector và bằng số phức, cho thấy sự ưu việt vượt trội của số phức về tính chính xác và tốc độ. Việc biểu diễn điện trở R, cảm kháng jωL và dung kháng 1/(jωC) dưới dạng phức là chìa khóa để giải quyết mọi bài toán mạch điện xoay chiều một cách hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Bai 1-4: Cho mạch điện như hỉnh (H. hy + awe 991, Uos 952 b Hinh 1-22 KỸ THUẬT ĐIỆN CHUGNG 1; NHÍÏNE XEÁI NIỆM Eử BẢN VỀ MẠCH HIỆN Dùng định luật K1, K2 tinh Up va le. Dap sé: Up = 95 va |p = 1,9V. Bai 1-5: Cho mach dién nhu hinh (H.

ae LÍ th 1s 5A (T) aaŠ J) sa H} (924v b Hình 1-23 Dùng định luật K1, K2 Tìm dòng điện qua các nhánh l¡, lạ, lạ. Đáp số: lạ=2A lị =2lạ = 4A lạ=4+2-5 =1A Bài 1-6: Cho mạch điện như hình (H. L102 4 600 Iz, ow AW i 4,5V | 2302 JỒ b Hình 1-24 Dùng định luật K1, K2 Tìm dòng điện trong các nhánh lì, lạ và la. Đáp số: lạ=0,1A h 159,1 615A 10 tg = ly — lạ =0,15 ~ 0,1 = 0,05A TIUNE 1: NHỮNG KHÁI NIỆM Eử BẢN VỀ MặPš ĐIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN Câu hỏi ôn tập Định nghĩa về mạch điện ? Cho ví dụ? Kết cấu hình học của mạch điện? Giải thích? Cho ví dụ? oP Khái niệm về dòng điện , điện áp, công suất ? Giải thích? Cho ví dụ? Khái niệm các phần tử mạch điện? Cho ví dụ? NOOR Định luật ohm (biểu thức, ý nghĩa, cho ví dụ)? Định Luật Kirehhoff† (biểu thức, ý nghĩa, cho ví dụ)? Định luật Kirchhoff 2 (biểu thức, ý nghĩa, cho ví dụ)? tư KỸ THUẬT ĐIỆN CHUNG 2: MACH DIER KOAY CHIED KIMH SIN MGT PHA CAUONG2 MACH BIEN XOAY CHIEU HINH SIN MOT PHA Dòng điện sin là dòng điện xoay chiều biến đổi theo quy luật hàm sin biến thiên theo thời gian.

Trong kỹ thuật và đời sống dòng điện xoay chiều hình sin được dùng rất rộng rãi vì nó có nhiều ưu điểm so với dòng điện một chiều. Dòng điện xoay chiều dễ dàng chuyển tải đi xa, dễ dàng thay đổi cấp điện áp nhờ máy biến áp. Máy phát điện và động cơ điện xoay chiều làm việc tìn cậy, vận hành đơn giản, chỉ số kinh tế - kỹ thuật cao. Ngoài ra trong trường hợp cần thiết, ta có thể dễ dàng biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều nhờ các thiết bị chỉnh lưu.1, CAC BINH NGHIA VE DONG BIEN XOAY CHIEU HINH SIN ~_ Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và trị số thay đổi theo thời gian.

- - Dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian được gọi là dòng điện xoay chiều hình sin, được biểu diễn bằng đồ thị hình sin trên hình (2-1). i= Imax SiN (cot + ¥) (2-1) trong đó: _ ï: trị số tức thời của dòng điện. Imax’ gid trị cực đại của dòng điện (hay là biên độ của dòng điện). v: góc pha ban đầu của dòng điện.

i4 Imax’ cat lựi T Hình 2-1. Dòng điện xoay chiều hình Sin CIfNB 2: MACK ĐIỆN XOAY CHIEU KiNH SIN MGT PHA AY THUAT BIER 1. Chu kỳ; tần số, tần số góc Chu kỳ là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều biến thiên cũ. Chu kỳ có ký hiệu là T, đơn vị: giây (s).

«Tần số là số chu kỳ mà dòng điện thực hiện được trong một đơn vị thời gian (trong 1 giây). Tần số có ký hiệu là f. 1 Ta có: = —T (Hz ) (2-2) Đơn vị là hertz, ký hiệu Hz. ®» Tần số góc là tốc độ biến thiên của dòng điện hình sin.

Tần số góc có ký hiệu là œ, don vila rad/s. Quan hệ giữa tần số góc và tần số: 0œ=2. Trị số tức thời của dòng điện Trị số tức thời là trị số ứng với thời điểm t, ký hiệu là ¡. Trong biểu thức (2-1) trị số tức thời phụ thuộc vào biên 6 Imax VA g6c pha (ot + W,), - Biên độ Ima là trị số cực đại của dong dién i, cho biết độ lớn của dòng điện.

- Géc pha (ot + %⁄) nói lên trạng thái của dòng điện ngay tại thời diém t. Ở thời điểm t = 0 thi góc pha của dòng điện [a ¥. Y, goi a goc pha ban dau cla dòng điện. Góc pha ban đầu \f phụ thuộc vào thời điểm chọn làm gốc thời gian.

Hình 2-2 chỉ ra góc pha ban đầu `; khi chọn các mốc thời gian khác nhau, i i i Ô f a t oO t <— tụ wi yw>O y=0 w< 0 Hình 2-2. Góc pha của dòng điện Ứng với các mốc thời gian khác nhau 3. Góc lệch pha ø giữa điện áp và dòng điện Gia sti cho déng dién i = Imax sin (0 +) và U = Umax Sin (cot +). Trong đó: Umax, Ýf„ là biên độ và góc pha của điện ap.

Hãy biểu diễn góc lệch pha giữa I và u. KỸ THUẬT ĐIỆN tHƯ(lNE 2: MACH DIEW XOAY CHIEU HINH SIN MGT PHA « _ Để biểu diễn góc lệch pha giữa 2 đại lượng điều hòa, chúng phải có cùng tần số góc, cùng hàm sin hoặc hàm cos. Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện ký hiệu là 9 = (at +H) ~ (ot +¥u) = Ws — Va (2-4) Góc @ phụ thuộc vào các thông số của mạch. Khi: @ >0, điện áp vượt trước dòng điện $ <0, điện áp chậm sau dòng điện g =0, điện áp trùng pha dòng điện @= +, điện áp ngược pha với dòng điện ul g=0 Hình 2-3.

Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện Ví dụ 2-1: Cho hai đại lượng điều hòa có cùng tần Số góc u = 100 sin (2t + 60”) i= 20 sin (2t + 30° Hay biểu diễn góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. CHUGHG 2: MACH DIEN XGAY CHIEU HiNE SIN MGT PHA KỸ THUẬT ñIỆN Giải Ta 06: 9 = g — g = 60° - 30° = 30° Vậy: u nhanh pha hơn ¡ một góc 30° Ví dụ 2-2: Cho hai đại lượng điều hòa có cùng tần số góc ư = 100 sin (2t + 60°) l i= 20 cos2t Hãy biểu diễn góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Giải Do u và ¡ không cùng dạng sin và cos nên ta phải chuyển sang dạng cos hoặc sin Ta đổi: ¡ = 20 cos2t = 20 sin(2t + 909) =0=0u— @,= 600 ~ 909 = -a0? Vậy: u chậm pha hơn í một góc 30% Chú ý: để so sánh góc lệch pha giữa 2 đại lượng điều hòa thì chúng phải có cùng tần số góc; cùng dang sin hoặc dang cos. Trị số hiệu dụng của dòng điện Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là giá trị tương đương của dòng điện một chiều khi chúng đi qua cùng một điện trở trong thời gian một chu kỳ thì tổa ra cùng một năng lượng dưới dạng nhiệt như nhau.

Ký hiệu bằng chữ in hoa: I, U, E. - Trị số hiệu dụng của dòng điện hinh sin: I |= Yo = 0,707 Imax {2-5) -_ Tương tự ta có trị số hiệu dụng của điện áp và sức điện động xoay chiều. hình sin là: Vax Us ~ = 0,707 Unax (2-6) v2. _=- V2 = 0,707 , Enamax (2-7) Chú ý: đổ phân biệt, cần chú ý các ký hiệu: -_],U: trị số tức thời, ký hiệu chữ thưởng.

- 1, U: tri sé hiéu dung, ky hiệu chữ in hoa. Imax: Umax: trị số cực đại (biên độ). a KỶ TRUẬT fIỆN CHUGHG 2: MACH DIEM XOAY CHIED HÌNH SIN MOT PUA §2. BIEU DIEN DONG BIEN XOAY CHIEU HINH SIN BANG VECTO Từ biểu thức trị số tức thời của dòng điện.

1 = Imax 8in (at +¥)) = 1V2 sin (ot 4) Ta thấy khi tần số đã cho, nếu biết trị số hiệu dụng |, va pha dau ¥, thti hòan toàn xác định. Véctơ được đặc trưng bởi độ dài (độ lớn, môđun) và góc {argument), từ đó ta có thé dùng véctơ để biểu diễn dòng điện hình sin (hình 2-4). Độ dài của véctơ được biểu diễn bằng trị số hiệu dụng, góc của véctơ với trục Ox biểu diễn góc pha ban đầu. Ký hiệu như sau: ¬ Véctơ dòng điện: ï =l ⁄W; Véctơ dòng điện: Ứ = U ⁄ Wụ + U Hình 2-4.

Biểu diễn véct0 của điện áp và dòng điện Ví dụ 2-3: Hãy biểu diễn dòng điện, điện áp bằng véctơ và chỉ ra góc lệch pha, cho biết: ¡=80^Í2 sin (øt-10% (A) u= 100-2 sin (wt +40) (V) Giải ~ Véctd dong dién: I = 20 2 -10° 4 Véctơ điện áp: U = 100 2 40° Biểu diễn chúng bằng véctd trên hình 2-5. Véctd điện áp và dòng điện theo ví dụ 2-3 PHUNG 2: MACK BIEN KOAY CHIEW HiRH SIN MGT PRA KỸ THIẬT BIỆN > 3 Góc lệch pha ọ giữa điện áp và dòng điện là góc giữa hai vécto Uva I. Phương pháp biểu diễn véctơ giúp ta dễ dàng cộng hoặc trừ các đại lượng dòng điện, điện áp xoay chiều hình sin (thực hiện cho các đại lượng hình sin có cùng tần số góc). Ví dụ 2-4: Tính dòng điện ¡3 trên hình 2-6a.

Cho biết trị số tức thời i= 16-2 sin at; ip =12-V2 sin (ot + 90 Giai Ap dung dinh luat Kirchhoff 1 tai nut ta co: ig = iy + ig la iy Ig a) b) Hình 2-6. Váctd dòng điện is = í; + Í; Ta không thể cộng trực tiếp trị số tức thời đã cho, mà phải biểu điễn chúng thành véctơ như hình 2-6b, 1=16 ⁄0° lạ= 12 ⁄90° Bồi tiến hành cộng véctơ Í=li+1 Trị số hiệu dụng của dòng điện lạ là: lạ= V12? +16? =20A Góc pha của dòng điện i; là: 12 B1: =——= tgŸ; 16 0,75 > W, = 36,87° KÝ THUẬT BIỆN 0ÍÏNB 2: MACH DIEN KOAY CHIEN Hin SIN MGT PEA Biết trị số hiệu dung | va géc pha dau , ta xác định dễ dàng trị số tức thời. Vậy trị số tức thời của dòng điện iz là: lạ= 20V2 sin(ot + 3679] (A) Việc ứng dụng véctơ để biểu diễn các đại lượng điều hòa, và các quan hệ trong mạch điện cũng như để giải mạch điện sẽ được để cập trong các mục tiếp theo. DONG BIEN XOAY CHIEU QUA DIEN TRO THUAN R Mạch điện xoay chiéu thuần điện trở là mạch điện xoay chiều có i hệ số tự cảm rất nhỏ có thể bỏ qua, UR R không dó thành phần điện dung, @ u trong mach chỉ còn một thành phần điện trở như bóng đèn, bếp điện.

Mạch thuần trở Giả sử cho dòng điện xoay chiều i = Imax sinwt di qua dién tro R. (2-8) u: là điện áp đặt giữa 2 đầu điện trở. Theo định luật Ohm ta có: Ug = R. Imax Sinat Ma Umax = Imax R (2-9) => Un = Umax sinot (2-10) So sánh biểu thức dòng điện ¡ và điện áp ua, ta thấy: góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện: = gu — t, = 0 (H.

Kết luận: u cùng pha với ¡ Un: in, le T/2 nein| T a) 6) Hình 2-8. Đồ thị của mạch xoay chiêu thuần trở ua tHƯỦNE 2: MẠPñ ĐIỆN XIAY CHIẾN HÌNƒ SIN MGT PHA KỸ THĐẬT BIỆN §2.