Có hai khái niệm định lượng cơ bản của một mạch điện. Chúng có thể chấp nhận được xác định trạng thái về điện ở những điểm, những bộ phận không giống nhau vào những thời điểm khác biệt của mạch điện và vì chưng vậy chúng còn được gọi là những thông số trạng thái cơ bản của một mạch điện.
Khái niệm điện áp được rút ra từ khái niệm điện thế vào vật lý, là hiệu số điện thế giữa nhì điểm khác nhau của mạch điện. Thường một điểm nào đó của mạch được chọn làm điểm gốc có điện thế bằng 0 (điểm nối đất). Lúc đó, điện thế của mọi điểm khác trong mạch có mức giá trị âm giỏi dương được mang đối chiếu với điểm gốc với được hiểu là điện áp tại điểm tương ứng. Tổng quát mắng hơn, điện áp giữa nhì điểm A với B của mạch (ký hiệu là UAB)xác định bởi:
UAB = VA - VB = -UBA
Với VA cùng VB là điện thế của A và B so với gốc (điểm nói đất xuất xắc còn gọi là nối mát).
Khái niệm cái điện là biểu hiện trạng thái chuyển động của những hạt mang điện trong vật chất bởi tác động của trường hay vị tồn tại một gradien nồng độ hạt theo không gian. Cái điện trong mạch bao gồm chiều chuyển động từ nơi tất cả điện thế cao đến nơi gồm điện thế thấp, từ nơi bao gồm mật độ hạt tích điện dương cao đến nơi tất cả mật độ hạt tích điện dương thấp và bởi vậy ngược với chiều chuyển động của điện tử.
Từ các khái niệm đã nêu trên, cần đúc rút mấy nhận xét quan lại trọng sau:
Điện áp luôn được đo giữa hai điểm không giống nhau của mạch trong những lúc dòng điện được xác định chỉ tại một điểm của mạch. Để bảo toàn điện tích, tổng những giá trị những dòng điện đi vào một điểm của mạch luôn bằng tổng các giá trị cái điện đi ra khỏi điểm đó (quy tắc nút với dòng điện). Từ đó suy ra, bên trên một đoạn mạch chỉ gồm những phần tử nối tiếp nhau thì chiếc điện tại mọi điểm là như nhau. Điện áp giữa hai điểm A và B khác nhau của mạch nếu đo theo mọi nhánh bất kỳ bao gồm điện trở không giống không (xem khái niệm nhánh ở 1.1.4) nối giữa A và B là giống nhau và bằng UAB. Nghĩa là điện áp giữa 2 đầu của nhiều phần tử giỏi nhiều nhánh nối song song với nhau luôn bằng nhau. (Quy tắc vòng đối với điện áp).Tính chất điện của một phần tử
Khái niệm phần tử ở đây là tổng quát, đại diện mang lại một yếu tố cấu thành mạch điện xuất xắc một tập hợp nhiều yếu tố tạo nên một bộ phận của mạch điện. Thông thường, phần tử là một linh kiện vào mạch.
Định nghĩa:
Tính chất điện của một phần tử bất kì vào một mạch điện được thể hiện qua mối quan hệ tương hỗ giữa điện áp U trên hai đầu của nó và cái điện I chạy qua nó và được định nghĩa là điện trở (hay điện trở phức - trở kháng) của phần tử. Nghĩa là khái niệm điện trở gắn liền với quá trình biến đổi điện áp thành mẫu điện hoặc ngược lại từ loại điện thành điện áp.
Nếu mối quan lại hệ này là tỉ lệ thuận, ta tất cả định luật ôm:
U = R.I (1-1)
Ở đây, R là một hằng số tỷ lệ được gọi là điện trở của phần tử và phần tử tương ứng được gọi là một điện trở thuần.
Bạn đang xem: Trong dòng điện có mấy đại lượng cơ bản
Nếu điện áp bên trên phần tử tỷ lệ với tốc độ biến đổi theo thời gian của dòng điện trên nó, tức là :
U = L (ở đây L là một hằng số tỉ lệ) (1-2)
ta tất cả phần tử là một cuộn dây có giá trị điện cảm là L.
Nếu dòng điện bên trên phần tử tỉ lệ với tốc độ biến đổi theo thời gian của điện áp trên nó, tức là:
I=C dU/dt (C là hằng số tỉ lệ) (1-3)
ta có phần tử là một tụ điện có giá trị điện dung là C.
Ngoài những quan hệ đã nêu trên, vào thực tế còn tồn tại nhiều quan lại hệ tương hỗ đa dạng cùng phức tạp giữa điện áp và dòng điện bên trên một phần tử. Những phần tử này gọi phổ biến là các phần tử ko tuyến tính và bao gồm nhiều tính chất đặc biệt. Điện trở của chúng được gọi bình thường là các điện trở phi tuyến, điển hình nhất là đốt, tranzito, thiristo... Và sẽ được đề cập tới ở những phần tiếp sau.
Các tính chất quan liêu trọng của phần tử tuyến tính là:
Đặc tuyến Vôn - Ampe (thể hiện qua quan liêu hệ U(I)) là một đường thẳng.
Tuân theo nguyên tắc chồng chất. Tác động tổng cộng bằng tổng những tác động riêng lẻ lên nó. Đáp ứng tổng cộng (kết quả chung) bằng tổng các kết quả thành phần bởi vì tác động thành phần gây ra.
Không tạo nên thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu xoay chiều (không tạo méo phi tuyến).
Đối lập với phần tử tuyến tính là phần tử phi tuyến có các tính chất sau:
Đặc tuyến VA là một đường cong (điện trở cố đổi theo điểm làm cho việc).
Không áp dụng được nguyên lý chồng chất.
Luôn tạo ra thêm tần số lạ ở đầu ra khi bao gồm tín hiệu xoay chiều tác động ở đầu vào.
Ứng dụng
Các phần tử tuyến tính (R, L, C), gồm một số ứng dụng quan trọng sau:
Điện trở luôn luôn là thông số đặc trưng mang đến hiện tượng tiêu hao năng lượng (chủ yếu dưới dạng nhiệt) với là một thông số không quán tính. Mức tiêu hao năng lượng của điện trở được đánh giá chỉ bằng công suất trên nó, xác định bởi:P=U.I=I2R=U2/R (1-4)
Trong lúc đó, cuộn dây với tụ điện là những phần tử về cơ bản không tiêu tốn năng lượng (xét lý tưởng) và có quán tính. Chúng đặc trưng mang lại hiện tượng tích lũy năng lượng từ trường xuất xắc điện trường của mạch khi bao gồm dòng điện tốt điện áp biến thiên qua chúng. Ở đây, tốc độ biến đổi của các thông số trạng thái (điện áp, cái điện) có vai trò quyết định giá bán trị trở chống của chúng, nghĩa là chúng bao gồm điện trở phụ thuộc vào tần số (vào tốc độ biến đổi của điện áp hay dòng điện tính trong một đơn vị thời gian). Với tụ điện, từ hệ thức (1-3), dung chống của nó giảm lúc tăng tần số cùng ngược lại với cuộn dây, từ (1-2) cảm chống của nó tăng theo tần số.
giá chỉ trị điện trở tổng cộng của nhiều điện trở nối tiếp nhau luôn luôn lớn hơn của từng chiếc và có tính chất cộng tuyến tính. Điện dẫn (là giá trị nghịch đảo của điện trở) của nhiều điện trở nối tuy nhiên song nhau luôn luôn lớn hơn điện dẫn riêng rẽ của từng chiếc và cũng gồm tính chất cộng tuyến tính.Hệ quả là:
- tất cả thể thực hiện việc phân tách nhỏ một điện áp (hay mẫu điện) tuyệt còn gọi là thực hiện việc dịch mức điện thế (hay mức đòng điện) giữa những điểm khác biệt của mạch bằng bí quyết nối nối tiếp (hay tuy nhiên song) các điện trở.
- Trong bí quyết nối nối tiếp, điện trở như thế nào lớn hơn sẽ quyết định giá chỉ trị phổ biến của dãy. Ngược lại, trong cách nối tuy vậy song, điện trở làm sao nhỏ hơn sẽ tất cả vai trò quyết định.
Việc nối nối tiếp (hay song song) các cuộn dây sẽ dẫn tới kết quả tương tự như đối với những điện trở: sẽ làm cho tăng (hay giảm) trị số điện cảm chung. Đối với tụ điện, khi nối song song chúng, điện dung tổng cộng tăng:
Css=C1+C2+…+Cn (1-5)
còn khi nối nối tiếp, điện dung tổng cộng giảm:
1/Cnt=1/C1+1/C2+…+1/Cn (1-6)
Nếu nối nối tiếp hay tuy vậy song R với L hoặc C sẽ nhận được một kết cấu mạch tất cả tính chất chọn lọc tần số (trở kháng bình thường phụ thuộc vào tần số gọi là các mạch lọc tần số). Nếu nối nối tiếp hay song song L với C sẽ dẫn tới một kết cấu mạch vừa bao gồm tính chất chọn lọc tần số, vừa có khả năng thực hiện quy trình trao đổi qua lại giữa hai dạng năng lượng điện - từ trường, tức là kết cấu gồm khả năng tạo ra dao động điện áp hay chiếc điện nếu ban đầu được một nguồn năng lượng quanh đó kích thích.Nguồn điện áp với nguồn cái điện Nếu một phần tử tự nó tốt khi chịu các tác động không có bản chất điện từ,có khả năng tạo ra điện áp hay mẫu điện ở một điểm làm sao đó của mạch điện thì nó được gọi là một nguồn sức điện động (s.đ.đ). Nhì thông số đặc trưng đến một nguồn s.đ.đ là :
Giá trị điện áp giữa nhì đầu dịp hở mạch (khi không nối với bất kì một phần tử nào khác từ kế bên đến nhì đầu của nó) gọi là điện áp thời điểm hở mạch của nguồn kí hiệu là Uhm
Giá trị loại điện của nguồn đưa ra mạch kế bên lúc mạch ko kể dẫn điện hoàn toàn: gọi là giá bán trị mẫu điện ngắn mạch của nguồn kí hiệu là Ingm .
Một nguồn s.đ.đ được xem như là lý tưởng nếu điện áp hay cái điện do nó cung cấp cho mạch bên cạnh không phụ thuộc vào tính chất của mạch ngoại trừ (mạch tải).
Xem thêm: Giải Bài 3 Sgk Lý 9 Trang 33 Sgk Vật Lí 9, Bài 3 Trang 33 Sgk Vật Lý 9
Rng=Unm/Ingm (1-7)
Nếu gọi U với I là những giá trị điện áp và chiếc điện bởi nguồn cung cấp khi có tải hữu hạn
Rng=(Unm-U)/I (1-8)
Từ (l-7) và (l-8) suy ra:
Ingm=U/Rng +I (1-9)
Từ những hệ thức trên, ta có những nhận xét sau:
1. Nếu Rng→ 0. Thì từ hệ thức (1-8) ta có U → Uhm khi đó nguồn s.đ.đ là một nguồn điện áp lý tưởng. Nói cách khác một nguồn điện áp càng gần lí tưởng khi điện trở vào Rng của nó có mức giá trị càng nhỏ.
2. Nếu Rng → ∞, từ hệ thức (1-9) ta tất cả I → Ingm nguồn sđđ lúc đó tất cả dạng là một nguồn mẫu điện lí tưởng xuất xắc một nguồn dòng điện càng gần lí tưởng khi Rng của nó càng lớn.
3. Một nguồn s.đ.đ. Trên thực tế được xem là một nguồn điện áp hay nguồn loại điện tùy theo bản chất cấu tạo của nó để giá bán trị Rng là nhỏ giỏi lớn. Việc đánh giá bán Rng tùy thuộc tương quan lại giữa nó với giá bán trị điện trở toàn phần của mạch tải nối tới nhị đầu của nguồn xuất phạt từ những hệ thức (1-8) cùng (l-9) có hai biện pháp biểu diễn kí hiệu nguồn (sđđ) thực tế như trên hình 1.1 a cùng b.
4. Một bộ phận bất kì của mạch tất cả chứa nguồn, không có liên hệ hỗ cảm với phần còn lại của mạch mà lại chỉ nối với phần còn lại này ở nhị điểm, luôn có thể chũm thế bằng một nguồn tương đương với một điện trở trong là điện trở tương đương của bộ phận mạch đang xét. Trường hợp riêng, nếu bộ phận mạch bao gồm nhiều nguồn điện áp nối với nhiều điện trở theo một cách bất kì, gồm 2 đầu ra sẽ được ráng thế bằng chỉ một nguồn điện áp tương đương với một điện trở trong tương đương (định lí về nguồn tương đương của Tevơnin)
