Trình bày nối dụng phương pháp giải mạch điện một chiều bằng phương pháp dòng điện nhánh

Trong khi Định luật Kirchhoff cung cấp cho chúng ta phương pháp cơ bản để phân tích bất kỳ mạch điện phức tạp nào, có nhiều cách khác nhau để cải thiện phương pháp này bằng cách sử dụng phương pháp dòng điện mạch vòng hoặc phương pháp điện áp nút , dẫn đến giảm thiểu các phép toán liên quan và khi các mạng lớn có liên quan việc giảm toán này có thể là một lợi thế lớn.

Ví dụ, hãy xem xét ví dụ về mạch điện từ phần trước.

Một phương pháp đơn giản để giảm lượng toán học tham gia là phân tích mạch điện bằng phương trình Định luật dòng điện Kirchhoff để xác định dòng điện I 1  và  I 2 chạy trong hai điện trở. Sau đó, không cần phải tính dòng điện I 3 chỉ là tổng của I 1  và  I 2 . Vì vậy, định luật điện áp thứ hai của Kirchhoff đơn giản trở thành:

• Phương trình số 1:     10 = 50I 1  + 40I 2
• Phương trình số 2:     20 = 40I 1  + 60I 2

do đó, một dòng tính toán của toán học đã được lưu.

Một phương pháp dễ dàng hơn để giải quyết mạch trên là sử dụng dòng điện mạch vòng  còn được gọi là phương pháp Dòng điện tuần hoàn Maxwell . Thay vì gán nhãn cho các dòng điện nhánh, chúng ta cần gắn nhãn mỗi “vòng kín” với một dòng điện tuần hoàn.

Theo nguyên tắc chung, chỉ gán nhãn các vòng bên trong theo chiều kim đồng hồ có dòng điện tuần hoàn vì mục đích là để bao phủ tất cả các phần tử của mạch ít nhất một lần. Bất kỳ dòng điện nhánh cần thiết nào cũng có thể được tìm thấy từ các dòng điện vòng hoặc lưới thích hợp như trước khi sử dụng phương pháp Kirchhoff.

Ví dụ::     i 1  = I 1  , i 2  = I 2   và   I 3  = I 1  – I 2

Bây giờ chúng ta viết phương trình định luật điện áp Kirchhoff theo cách tương tự như trước để giải chúng nhưng ưu điểm của phương pháp này là nó đảm bảo rằng thông tin thu được từ phương trình mạch là tối thiểu cần thiết để giải mạch vì thông tin tổng quát hơn và có thể dễ dàng được đưa vào một dạng ma trận.

Ví dụ, hãy xem xét mạch từ phần trước.

Những phương trình này có thể được giải quyết khá nhanh chóng bằng cách sử dụng ma trận Z . Mỗi phần tử TRÊN đường chéo chính sẽ là “dương” và là tổng trở kháng của mỗi vòng. Trong đó, mỗi phần tử không trên đường chéo chính sẽ là “không” hoặc “âm” và đại diện cho phần tử mạch kết nối tất cả các vòng thích hợp.

Đầu tiên chúng ta cần hiểu rằng khi xử lý ma trận, đối với phép chia hai ma trận cũng giống như nhân một ma trận với nghịch đảo của ma trận như hình bên.

sau khi tìm thấy nghịch đảo của R , vì V / R giống với V x R -1 , bây giờ chúng ta có thể sử dụng nó để tìm hai dòng điện tuần hoàn.

Ở đây:

• [V]    cho tổng điện áp của pin cho vòng 1 và sau đó là vòng 2
• [I]      nêu tên của các dòng điện vòng mà chúng tôi đang cố gắng tìm
• [R]    là ma trận điện trở
• [R -1 ]    là nghịch đảo của ma trận [R]

và điều này cho tôi 1 là -0.143 Amps và I 2 là -0.429 Amps

Như:     I 3  = I 1  – I 2

Do đó, dòng điện kết hợp của I 3 được cho là:    -0.143 – [-0.429] = 0.286 Amps

Đây là giá trị tương tự của   dòng điện 0,286 amps , chúng tq đã tìm thấy trước đây trong hướng dẫn định luật Kirchhoffs .

Phương pháp mạch vòng này có lẽ là phương pháp tốt nhất trong số các phương pháp phân tích mạch với quy trình cơ bản để giải các phương trình như sau:

• 1. Ghi nhãn tất cả các vòng bên trong có dòng điện tuần hoàn. [ I 1 , I 2 ,… tôi L, v.v.]
• 2. Viết ma trận cột [ L x 1 ] [ V ] cho biết tổng của tất cả các nguồn điện áp trong mỗi vòng.
• 3. Viết ma trận [ L x L ], [ R ] cho tất cả các điện trở trong mạch như sau:
• •   R 11 = tổng trở trong vòng đầu tiên.
  •   R nn = tổng trở trong vòng thứ N.
  •   R JK = điện trở nối trực tiếp vòng J với vòng K.
• 4. Viết ma trận hoặc phương trình vectơ [V] = [R] x [I] trong đó [I] là danh sách các dòng điện cần tìm.

Cũng như sử dụng phương pháp dòng điện mạch vòng , chúng ta cũng có thể sử dụng phương pháp điện thế nút để tính toán điện áp xung quanh các vòng lặp, một lần nữa làm giảm lượng toán học cần thiết chỉ sử dụng các định luật Kirchoff. Trong hướng dẫn tiếp theo liên quan đến lý thuyết mạch DC, chúng ta sẽ xem xét phương pháp điện thế nút Nodal để thực hiện điều đó.

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Thời gian thực hiện: 2 tiêt ́ Giáo án số: 06 Tên chương: Mạch điện một chiều Thực hiện từ ngày : / /2012 đến ngày: / / 2012 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Tên bài: Mục tiêu của bài: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: -Trình bày cac bước giai mach điên băng nguyên lý xêp chông dong điên trong mạch một chiều ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ́ ̀ ̀ ̣ - Giải được mạch điên một chiều bằng phương pháp xếp chồng dòng điện. ̣ Đồ dùng và phương tiện dạy học: - Bảng, phấn, , giáo án, đề cương. Hình thức tổ chức dạy học: Tập trung cả lớp I. Ổn định lớp học: Thời gian: 5 phút - Điểm danh lớp. - Kiểm tra bài cũ. II. Thực hiện bài học: Hoạt động dạy học Thời T Nội dung Hoạt động Hoạt động gian T của giáo viên của học sinh [phút] Dẫn nhập: 05 Muôn giai được cac bai tâp mach điên môt ́ ̉ ́ ̣̀ ̣ ̣ ̣ ̀ ̀ ̣ ̀ ̉ ́́ chiêu ngoai viêc ta cân phai biêt cac công thức và cac đinh luât cơ ban, ta cân phai biêt ̣́ ̣ ̉ ̀ ̉ ́ - Lắng nghe, 1 cac phương phap giai mach điên môt ́ ́ ̉ ̣ ̣ ̣ - Thuyết trình - Ghi chép chiêu.Giới thiêu cho chung ta môt trong cac ̀ ̣ ́ ̣ ́ phương phap giai bai toan mach điên môt ́ ̉̀ ́ ̣ ̣ ̣ chiêu. Đó là giai mach điên theo nguyên lý ̀ ̉ ̣ ̣ ́ ̀ ̀ ̣ xêp chông dong điên . Giới thiệu chủ đề: 05 -giai mach điên theo Nguyên lý xêp chông ̉ ̣ ̣ ́ ̀ ̀ ̣ dong điên : -Đặt câu hỏi, -Lắng nghe, -Phân tích các câu trả -Trả lời câu lời của học sinh, hỏi cua giao ̉ ́ 2 -Xác định kiến thức viên hiện tại cua hoc sinh ̉ ̣ ̉ Trao đôi ̀ ́ ́ ́ băng cach vân đap. Trang 1
2. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Giải quyết vấn đề: 3 .Các phương pháp giải mạch một chiều. - Thuyết trình - Quan sát. a.Phương pháp biến đổi điện trở. - Lắng nghe. - - Mạch đấu nối tiếp và song song. - Đặt câu hỏi liên - Trả lời câu hỏi quan. + Các điện trở mắc nối tiếp - Giải thích. Rtd = R1+R2+R3+…+Rn + Các điện trở mắc song song 1 1 1 1 1 =+ + +...+ - Thuyết trình R td R1 R 2 R 3 Rn - Quan sát. - Lắng nghe. - - Đặt câu hỏi liên - Trả lời câu b. Nguyên lý xêp chông dong điên: ́ ̀ ̀ ̣ hỏi quan. - Nguyên lý xếp chồng: - Giải thích. - Làm bài tập Trong mạch điện tuyến - Hướng dẫn giải bài tính nhiều nguồn, dòng tập điện qua các nhánh bằng tổng đại số các dòng điện qua các nhánh do tác dụng riêng rẽ của từng sức điện động [ lúc đó các sức điện động khác coi như bằng không ].Nguyên lý xêp ́ chông được ứng dung ̀ ̣ nhiêu để giai mach điên có ̀ ̉ ̣ ̣ ̀ ̀́ ̣ nhiêu nguôn tac đông. - Trình tự áp dụng : +Bước 1: Thiết lập sơ đồ điện chỉ có một nguồn tác động. +Bước 2: Tính dòng điện và điện áp trong mạch chỉ có một nguồn tác động. + Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện cho các nguồn tiếp theo, lặp lại các bước 1 và 2 đối với các nguồn tác động khác. - Quan sát. + Bước 4: Xếp chồng [ cộng đại số] các - Lắng nghe. kết quả tính dòng điện, điện áp của - Trả lời câu mỗi nhánh do nguồn tác dụng riêng hỏi rẽ . - Thuyết trình - Làm bài tập - Minh họa bằng hình Bai tâp ap dụng: ̣̀́ ảnh - Đặt câu hỏi liên Ap dung nguyên lý xêp chông dong điên. ́ ̣ ́ ̀ ̀ ̣ quan. ̃́ ̀ ̣ ́ Hay tinh dong điên nhanh I1, I2, I3, I4, I5 - Giải thích. ̣ ̣ ̀ trong mach điên hinh . - Hướng dẫn giải bài ́ Cho biêt : E1 = 12 V, E2 = 6 V. tập R1 = 8Ω ,R2 = 6 Ω ,R3 = 5 Ω , R4 = 4Ω , R5 = 10Ω . ̀ ̉ Bai giai: Trang 2
3. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Hinh vẽ như sau: ̀ Vẽ hinh lên bang ̀ ̉ ̀ ̉ Bai giai : +Bước 1: Lâp sơ đồ chỉ có sức điên đông E ̣ ̣ ̣ ́ ̣ 1 tac đông. [ E5 = 0 ] ́ -Quan sat ́ -Lăng nghe ́ -Ghi chep ̣̀ ̉ ̀ ̣̀ -Ghi bai tâp lên bang -Lam bai tâp -Hướng dân giai ̃ ̉ Vẽ hinh lên bang ̀ ̉ +Bước 2: Giai sơ đồ . chỉ có E 1 ̉ Vẽ tuy ý chiêu dong điên trên cac nhanh ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 1 do nguôn E 1 tac đông ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 2 do nguôn E 1 tac đông ̀ ̣ ́ ́ ̣ Dong điên nhanh 3 do E 1 tac đông . ̀ ̣ ́ ́ ̣ Dong điên nhanh 4 do E 1 tac đông . ̀ ̣ ́ ́ ̣ Dong điên nhanh 5 do E 1 tac đông . ̉ -Ghi lên bang ̉ ́ ́ Giai thich -Quan sat +Bước 3: Lâp sơ đồ chỉ có sức điên đông E ̣ ̣ ̣ ̉ ̉ ́ Giang giai -Lăng nghe ́ ̣ 5 tac đông. [ E1 = 0 ] Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ ́ -Ghi chep Giai sơ đồ ̉ ̉ ̀ ̣̀ Nêu câu hoi -Lam bai tâp Điên trở tương đương 1 ̣ Trả lời câu hoi ̉ R .R 4.10 R4 // R5 , Rtđ 1 = 4 5 = = 2,85 Ω R4 + R5 4 + 10 Điên trở tương đương 2 ̣ R3 nt Rtđ1 ,R tđ2 = R3 +Rtđ1 = 5+2,85=7,85Ω Điên trở tương đương 3 ̣ R .R 6.7,85 R2 // Rtđ 2 , Rtđ 3 = 2 tđ 2 = = 3,4Ω R2 + Rtđ 2 6 + 7,85 Điên trở tương đương 4 ̣ R1 nt Rtđ3 , Rtđ4 = R1 + Rtđ3 =8+3,4=11,4Ω ̀ ̣ ́ ́ Dong điên trên cac nhanh. ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 1 do nguôn E 1 tac đông E 12 I 11 = 1 = = 1,05 A Rtđ 4 11,4 Trang 3
4. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Điên ap giữa hai đâu AB ̣́ ̀ UAB = I11.Rtđ3 = 1,05 . 3,4 = 3,57 V ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 2 do nguôn E 1 tac đông U 3,57 I 21 = AB = = 0,59 A R2 6 ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ́ Ap dung đinh luât Kiêcchôp 1 tai nut A I11 = I21 + I31 Suy ra , ̉ -Ghi lên bang ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 3 do nguôn E 1 tac đông ̉ ́ Giai thich I31 = I11 – I21 = 1,05 – 0,59 = 0,46 A ̉ ̉ ́ Giang giai -Quan sat Điên ap giữa hai đâu CD ̣́ ̀ Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ ́ -Lăng nghe UCD = I31.Rtđ1 = 0,46.2,85 = 1,3 V ̉ ́ Nêu câu hoi -Ghi chep ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 4 do nguôn E 1 tac đông ̀ ̣̀ -Lam bai tâp U CD 1,3 Trả lời câu hoi ̉ I 41 = = = 0,32 A R4 4 ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ́ Ap dung đinh luât Kiêcchôp 1 tai nut C I31 = I41 + I51 , suy ra ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 5 do nguôn E 1 tac đông I51 = I31 – I41 = 0,46 – 0,32 = 0,14 A Lâp sơ đồ chỉ có sức điên đông E5 tac ̣ ̣ ̣ ́ ̣ đông. [ E1 = 0 ] ̉ -Ghi lên bang ̉ ́ ́ Giai thich -Quan sat ̉ ̉ ́ Giang giai -Lăng nghe Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ ́ -Ghi chep ̉ ̀ ̣̀ Nêu câu hoi -Lam bai tâp Vẽ hinh minh hoa ̀ ̣ Trả lời câu hoi ̉ Giai sơ đồ . chỉ có E5 ̉ Vẽ tuy ý chiêu dong điên trên cac nhanh ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ́ như hinh ve. ̀ ̃ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 1 do nguôn E5 tac đông ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 2 do nguôn E5 tac đông ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 3 do nguôn E5 tac đông ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 4 do nguôn E5 tac đông ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 5 do nguôn E5 tac đông Lâp sơ đồ chỉ có sức điên đông E5 tac ̣ ̣ ̣ ́ ̣ đông. [ E1 = 0 ] Giai sơ đồ ̉ Điên trở tương đương 1 ̣ R .R 8.6 R1 // R2 , Rtđ 1 = 1 2 = = 3,42 Ω R1 + R2 8 + 6 Điên trở tương đương 2 ̣ ̉ Ghi lên bang R3 nt Rtđ1 , R tđ2 = R3 +Rtđ1 =5+3,42=8,42Ω ̉ ́ Giai thich Điên trở tương đương 3 ̣ ̉ ̉ Giang giai Trang 4
5. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ R4 .Rtđ 2 4.8,42 R4 // Rtđ 2 , Rtđ 3 = = = 2,71Ω ̉ Nêu câu hoi R4 + Rtđ 2 4 + 8,42 Điên trở tương đương 4̣ R5 nt Rtđ3 ,Rtđ4 =R5+Rtđ3 =10+2,71=12,71Ω ̀ ̣ ́ ́ Dong điên trên cac nhanh. ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 5 do nguôn E5 tac đông E 6 I 55 = 5 = = 0,47 A Rtđ 4 12,71 ̉ Ghi lên bang ̉ ́ Điên ap giữa hai đâu CD ̣́ ̀ Giai thich ̉ ̉ ́ Giang giai -Quan sat UCD = I55.Rtđ3 = 0,47 . 2,71 = 1,27 V Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ -Lăng nghe Dong điên nhanh 2 do nguôn E5 tac đông ̉ ́ Nêu câu hoi -Ghi chep U 1,27 I 45 = CD = = 0,31 A ̀ ̣̀ -Lam bai tâp R4 4 Trả lời câu hoi ̉ ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ́ Ap dung đinh luât Kiêcchôp 1 tai nut C I55 = I45 + I35 Suy ra , ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 3 do nguôn E5 tac đông I35 = I55 – I45 = 0,47 – 0,31 = 0,16 A Điên ap giữa hai đâu AB ̣́ ̀ UAB = I35.Rtđ1 = 0,16 . 3,42 = 0,54 V ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 2 do nguôn E5 tac đông U AB 0,54 ̉ Ghi lên bang I 25 = = = 0,09 A R2 6 ̉ ́ ́ Giai thich Quan sat ̉ ̉ ́ Giang giai -Lăng nghe ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ́ Ap dung đinh luât Kiêcchôp 1 tai nut A Trao đôi với hoc sinh ̉ ̣ ́ -Ghi chep I35 = I15 + I25 , suy ra ̉ ̀ ̣̀ Nêu câu hoi -Lam bai tâp ̀ ̣ ́ ̀ ́ ̣ Dong điên nhanh 1 do nguôn E5 tac đông Trả lời câu hoi ̉ I15 = I35 – I25 = 0,16 – 0,09 = 0,07 A +Bước 4: Xêp chông cac kêt quả dong điên ́ ̀ ́ ́ ̀ ̣ lai với nhau. ̣ I1 = I11 + I15 = 1,05 + 0,07 = 1,12 A I2 = I21 + I25 = 0,59 + 0,09 = 0,68 A I3 = I31 + I35 = 0,46 + 0,16 = 0,62 A I4 = I41 + I45 = 0,32 + 0,31 = 0,63 A I5 = I51 + I55 = 0,14 + 0,47 = 0,61 A ́ ̣ Kêt luân Kết thúc vấn đề: - Thuyết trình Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các - Lắng nghe. 5 - Diễn giải. 4 điểm chính. - Ghi chép. Nguyên lý xêp chông ́ ̀ Hướng dẫn tự học: Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ 5 và trình bày được các kiến thức trong bài. 5 III. Rút kinh nghiệm tổ chức thực hiện: ……………………………………………………………………………………………………….. Thap muoi, ngày tháng năm 2012 Trang 5
6. ́́ Giao an môn ̣ ̣ Mach Điên Trưởng Khoa/Trưởng tổ môn Giáo viên Trang 6

Page 2

YOMEDIA

Sau khi học xong bài này người học có khả năng : Trình bày các bước giải mạch điện nguyên lý xếp chồng dòng điện trong mạch một chiều . Giải được mạch điện một chiều bằng phương pháp xếp chồng dòng điện

16-08-2012 971 150

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.