Bài giảng Lý thuyết mạch - ĐH Lâm Nghiệp

Bài giảng Lý thuyết mạch cung cấp cho người học những kiến thức như: Những khái niệm cơ bản về mạch điện, mạch tuyến tính ở chế độ xác lập điều hòa, mạng một cửa, mạng hai cửa, mạch điện tuyến tính có nguồn kích thích chu kỳ không sin. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lý thuyết mạch - ĐH Lâm Nghiệp THS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNGLý THUYÕT M¹CH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018 THS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNG BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCHTRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018 12 LỜI NÓI ĐẦU Lý thuyết mạch là môn học cơ sở kỹ thuật quan trọng trong quá trình đàotạo kỹ sư các ngành có liên quan đến điện, nó cung cấp những cơ sở lý luậnchung nhất, là tiền đề để tiếp thu kiến thức của các môn chuyên ngành. Cơ điện tử là một ngành học mới của trường Đại học Lâm nghiệp nên khogiáo trình, bài giảng phục vụ cho sinh viên của ngành học chưa đầy đủ và phongphú. Nhằm trang bị cho sinh viên có đầy đủ tài liệu học tập, nghiên cứu,nắmvững kiến thức cơ sở để tiếp thu kiến thức chuyên ngành, thì việc biên soạn tàiliệu “Bài giảng Lý thuyết mạch” là hết sức cần thiết. Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi thiếu sót, rất mong mọi ý kiếnđóng góp giúp tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn. Tác giả 34 Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN1.1. Định nghĩa về mạch điện Việc phân tích trực tiếp các thiết bị và hệ thống điện thường gặp một sốkhó khăn nhất định.Vì vậy, về mặt lý thuyết, các hệ thống điện thường đượcnghiên cứu thông qua một mô hình toán học thay thế căn cứ vào các phươngtrình trạng thái của hiện tượng vật lý xảy ra trong hệ thống. Mô hình đó gọi làmô hình mạch điện, hay là mạch điện lý thuyết. Trong tài liệu này, thuật ngữ“mạch điện” được ngầm hiểu là mạch điện lý thuyết. Mạch điện (circuit) tổng quát là một hệ thống gồm các thiết bị và linhkiện điện, điện tử ghép lại thành các vòng kín để dòng điện có thể phát sinh,trong đó xảy ra các quá trình truyền đạt và biến đổi năng lượng. Trong các hệthống này, sự tạo ra, tiếp thu và xử lý tín hiệu là những quá trình phức tạp. Vềmặt cấu trúc, mạch điện lý thuyết được xây dựng từ các phần tử và các thông sốcủa mạch. Cần phân biệt sự khác nhau của hai khái niệm phần tử và thông số. Khái niệm phần tử tổng quát (general elements) trong tài liệu này là môhình toán học thay thế của các vật liệu linh kiện vật lý thực tế. Các vật liệu linhkiện thực có thể liệt kê ra ở đây như dây dẫn, tụ điện, cuộn dây, biến áp, diode,transistor, vi mạch... Thông số (parameters) của một phần tử là đại lượng vật lý đặc trưng chotính chất của phần tử nói riêng hay của mạch điện nói chung. Thường được kýhiệu bằng các ký tự và có thể nhận nhiều giá trị. Các thông số vật lý thụ độngđược đề cập ở đây là điện trở R, điện dung C, điện cảm L và hỗ cảm M; còn cácthông số tác động bao gồm sức điện động của nguồn và dòng điện động củanguồn. Một linh kiện có thể có nhiều thông số. Hình 1.1. Minh họa linh kiện thực và các thông số có thể có Hình 1.1 là một trong những mô hình tương đương của một chiếc điện trởthực.Trong mô hình tương đương của cấu kiện này có sự có mặt của các thông 5số điện trở, điện cảm và điện dung. Những thông số đó đặc trưng cho những tínhchất vật lý khác nhau cùng tồn tại trên linh kiện này và sự phát huy tác dụng củachúng phụ thuộc vào các điều kiện làm việc khác nhau.1.2. Phân loại mạch điện Phân loại mạch điện theo những cách cơ bản sau: - Theo tính chất dòng điện: + Mạch điện một chiều (mạch DC); + Mạch điện xoay chiều. - Theo tính chất các thông số R, L, C của mạch: + Mạch điện tuyến tính: R, L,M, C = const, không phụ thuộc vào u, itrên chúng; + Mạch điện phi tuyến: R, L,M, C thay đổi, phụ thuộc vào u, i trên chúng. - Theo quá trình năng lượng trong mạch: + Mạch điện ở chế độ xác lập: là quá trình, trong đó dưới tác động của cácnguồn, dòng điện và điện áp trên các nhánh đạt trạng thái ổn định; + Mạch điện ở chế độ quá độ: là quá trình chuyển tiếp từ chế độ xác lậpnày sang chế độ xác lập khác. Chế độ quá độ xảy ra sau khi đóng cắt hoặc thayđổi thông số của mạch có chứa L, C. Trong bài giảng này tìm hiểu, phân tích mạch điện tuyến tính ở chế độxác lập.1.3. Mô hình hóa mạch điện Mô hình mạch điện còn được gọi là sơ đồ thay thế mạch điện, trong đókết cấu hình học và quá trình năng lượng giống như ở mạch điện thực, song cácthành phần của mạch điện thực đã được mô hình hóa bởi các thông số lý tưởnge, i, R, L, C… Trong sơ đồ mạch điện, các thông số lý tưởng được biểu diễn bởi các kýhiệu quy ước hoặc tương đương, chúng được kết nối theo các cách khác nhau(nối tiếp, song song, hỗn hợp) tạo thành các kết cấu hình học của mạch điện. Dựa vào kết cấu này, cùng với các phương trình liên kết tương ứng vàmối quan hệ dòng - áp của các phần tử lý tưởng sẽ cho phép chúng ta tính toánvà phân tích được mạch điện. Việc thành lập mô hình của mạch điện có vai trò hết sức ...