Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.16 MB, 92 trang )
Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử
kỹ thuật -75h
Giáo trình Điện
Tại mỗi điểm trong mạch điện có 1 điện thế. Hiệu điện thế giữa 2 điểm gọi là điện
áp. Như vậy điện áp giữa hai điểm A và B là:
UAB = UA – UB
Chiều điện áp là chiều từ điểm có điện thế cao đến điện thế thấp.
Đơn vị: Vơn – ký hiệu là V
Các bội và ước của Vôn:
Kilô Vơn: 1KV = 103V = 106mV
2.3. Cơng suất của dòng điện.
2.3.1. Cơng của dòng điện:
Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch AB, trong mạch có dòng điện
I chạy qua (như hình bên dưới)
Cơng làm dịch chuyển lượng điện tích q từ A đến B được tính bằng cơng thức sau:
A = U.q
Mà q = i.t A = U.I.t
Trong đó:
- q là lượng điện tích dịch chuyển (C):
Culong
- I là cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch (A):
Ampe
- U là hiệu điện thế giữa đầu đoạn mạch (V):
- t là thời gian dòng điện chạy trong đoạn mạch(s):
Volt
Giây
Vậy: Cơng của dòng điện sinh ra trong đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế
giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn
mạch đó.
Đơn vị: J(Jun) hoặc Cal(Calo) và 1J = 0,24 Cal.
2.3.2. Cơng suất của dòng điện:
- Cơng suất của dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh cơng của dòng
điện, có độ lớn bằng cơng của dòng điện sinh ra trong một giây.
Ký hiệu: P (Power)
- Công suất là đại lượng đặc trưng cho khả năng tiêu thụ điện năng của thiết bị
điện.
P
A U .I .t
U .I
t
t
Hoặc P R.I 2
Biên soạn: Trần Văn Đạt
-3-
Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử
kỹ thuật -75h
Hoặc P
Giáo trình Điện
U2
R
- Đơn vị: W(t)
- Bội số của W là: KW, MW. Ước của W là mW, W
1KW = 103 W; 1MW = 106W; 1mW = 10-3W ; 1W = 10-6W.
2.3.3. Điện năng trong mạch điện một chiều:
Điện năng là công suất mạch điện tiêu thụ trong một đơn vị thời gian.
Wr = P.t ( KWh )
Ví dụ: Một bóng đèn có ghi 220V – 100W
a. Giải thích ký hiệu trên.
b. Tính điện trở của bóng đèn ở trạng thái làm việc.
c. Nếu bóng đèn đặt vào điện áp U’ = 110V thì cơng suất tiêu thụ là bao nhiêu?
(giả thiết điện trở bóng đèn là khơng thay đổi).
d. Tính điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong thời gian 1 ngày (U = 220V)?
Giải:
a. Ý nghĩa ký hiệu:
220V – 100W có nghĩa là, với điện áp làm việc 220V thì bóng đèn làm việc bình
thường, đảm bảo các tính năng kỹ thuật theo quy định của nhà sản xuất, và khi đó cơng
suất đèn tiêu thụ là 100W.
2
U dm
220 2
r
484
b. Điện trở bóng đèn:
Pdm
100
c. Cơng suất đèn tiêu thụ:
Gọi P '
U '2 110 2
25W (r không đổi)
r
484
d. Điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong 1 ngày là: (với U = 220V)
Công suất: P
U 2 220 2
100W
r
484
Điện năng Wr = P.t = 100.24 = 2400 (Wh) = 2,4 (KWh)
2.3.4. Công suất của nguồn điện:
- Cơng của nguồn điện: Là đại lượng đo bằng tích số giữa suất điện động của
nguồn điện với độ dịch chuyển điện tích.
A = E.I.t
đơn vị ( J )
- Cơng suất của nguồn điện: là công của nguồn sinh ra trong một đợn vị thời
gian, nó được đo bằng tỷ số giữa cơng của nguồn và thời gian dòng điện chạy qua trong
mạch.
Biên soạn: Trần Văn Đạt
-4-
Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử
kỹ thuật -75h
P
Giáo trình Điện
A E.I.t
E.I
t
t
Ví dụ: Một bộ pin có suất điện động E = 6V cung cấp cho bóng đèn , có điện trở
10, dòng điện 0,4A. Tính cơng suất tiêu thụ trên điện trở trong của bộ pin và trị
số điện trở trong đó. Điện trở dây nối không đáng kể.
Giải
Công suất bộ pin:
Png = E.I = 6x0,4 = 2,4W
Công suất đèn tiêu thụ:
P = I2.r = 0,42 . 10 = 1,6W
Công suất tiêu thụ trên điện trở trong của bộ pin:
P0 = Png – 2,4 – 1,6 = 0,8W
Điện trở trong của bộ pin: r0
P0
0,8
2 5
2
I
0,4
2.3.5. Hiệu suất (): Khi sử dụng điện năng, ngòai cơng suất có ích còn có những tổn
hại vơ ích. Gọi cơng suất tiêu thụ là P và cơng suất có ích là P 1, tỷ số giữa cơng suất có
ích và cơng suất tiêu thụ là hiệu suất.
P1
P
3. Mơ hình mạch điện một chiều
3.1. Phần tử điện trở:
Điện trở là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng điện từ. Quan hệ
giữa dòng điện và điện áp trên 2 cực của phần tử điện trở u = i.R, trong đó R là đại lượng
cơ bản đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán, gọi là điện trở.
Điện trở còn được định nghĩa: Là đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện
của vật dẫn, nó phụ thuộc vào bản chất vât liệu, chiều dài dây dẫn và tiết diện ngang của
dây dẫn.
Biểu thức: R
L
S
Trong đó:
- L: Chiều dài dây dẫn (m)
- S: Tiết diện dây dẫn (mm2)
- : Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn (mm2/m)
- R: Điện trở ()
Ví dụ: Xác định điện trở của 1Km dây dẫn bằng nhơm có tiết diện 5mm 2, =
2,9.10-8(m).
Biên soạn: Trần Văn Đạt
-5-
Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử
kỹ thuật -75h
R
Giáo trình Điện
l
10 3
2,9.10 8
5,8
S
5.10 6
3.2. Phần tử điện cảm:
Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích, phóng năng lượng trường từ. Quan hê
giữa dòng điện và điện áp trên phần tử điện cảm thường có dạng u L
di
, L đại lượng
dt
đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng trường từ, gọi là điện cảm.
3.3. Phần tử điện dung:
Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích, phóng năng lượng trường điện, quan
hê giữa dòng điện và điện áp trên phần tử điện dung là i C.
du
, trong đó C là đại lượng
dt
đặc trưng cho tích phóng năng lượng, gọi là điện dung.
3.4. Phần tử nguồn:
Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng nguồn. Phần tử nguồn gồm hai loại: phần tử
nguồn áp và phần tử nguồn dòng.
- Nguồn điện áp: Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một
điện áp trên hai cực của nguồn. Nguồn điện áp được kí hiệu như hình vẽ sau:
Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng một sức điện động e(t). Chiều e(t) từ nơi
điện thế thấp đến điện thế cao. Chiều điện áp theo quy ước từ điểm điện thế cao đến
điện thế thấp, vì thế chiều điện áp đầu cực nguồn ngược chiều với chiều sức điện động.
Điện áp đầu cực u(t) sẽ bằng sức điện động:
u(t) = e(t)
- Nguồn dòng điện: Nguồn dòng điện j(t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện
tạo nên và duy trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài.
4. Các định luật của mạch điện
4.1. Định luật Ôm (Ohm).
4.1.1. Định luật Ôm cho đoạn mạch: Dòng điện trong một đoạn mạch sẽ tỉ lệ thuận với
điện áp ở 2 đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó.
Ta có: I
U
R
Trong đó: U là điện áp 2 đầu đoạn mạch (đơn vị là Vôn - V)
R là điện trở đoạn mạch (đơn vị là Ơm - Ω)
Biên soạn: Trần Văn Đạt
-6-
