Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 5: Dòng điện không đổi

Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Nội dung
vMạch điện
Ø Định nghĩa: Dòng điện, mạch điện, nguồn 
điện
Ø Máy phát điện
ØĐịnh luật Ôm
ØCông -Công suất
ØĐịnh luật Kirchoff.
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
ĐỊNH NGHĨA
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt 
mang điện
Dòng điện
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
dqi
dt
=.
S
i j dS= ò
r uur
Dạng vi phân Định luật Ôm:
Ej
r
=
urr
ĐỊNH NGHĨA
• Mạch điện là một mạch vật dẫn mà điện tích có thể
chuyển động được thành những vòng khép kín.
• Do vậy điện tích sẽ được bảo tòan trong mạch điện
• Trong quá trình chuyển động điện tích bị mất mát năng 
lượng :
Ø Lực ma sát. Do va chạm với ion ở nút mạng.
Ø Dòng điện thực hiện công.
Nếu những mất mát năng lượng này không được bù trù thì các hạt 
mang điện sẽ: Ngừng chuyển động
Mạch điện
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Nguồn cung cấp năng lượng bù trừ
§ Chúng ta cần phải có một cái máy bơm điện tích!(có
thể hình dung giống như một cái máy bơm nước.
§ Máy bơm điện tích đơn giản nhất là bộ nguồn hay bộ
pin hóa học
§ Bộ nguồn này sẽ sử dụng các phản ứng hóa học để
cung cấp năng lượng cho các hạt mang điện nhằm bù
trù năng lượng mất mát.
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Áp suất cao Áp suất 
thấp hơn
pompe
Mặt cắt 
của ống
Máy bơm nước: 
Nguồn cung cấp năng lượng bù trừ (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
§ Một lọai nguồn khác là máy phát điện
§ Máy phát điện dùng chuyển năng lượng cơ học thành 
năng lượng thế năng điện bù trừ cho mất mát
§ Tổng quát, phần năng lượng mà máy phát điện bù trừ
cho một đơn vị điện tích được gọi là suất điện động của 
nguồn
§ Suất điện động cũng có đơn vị là Volt
Máy phát điện
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Máy phát điện và Điện trở trong 
• Một bộ pin bao giờ cũng có điện trở
trong vì khi có dòng điện đi 
• Một phần năng lượng của nguồn bị
mất 
• Do vậy với nguồn, hiệu điện thế giữa 
hai đầu nguồn không bao giờ bằng 
suất điện động của nguồn
Máy phát điện (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
§ Sơ độ một máy phát 
trong mạch với điện trở 
trong như sau
§ Hiệu điện thế giữa hai 
đầu nguồn sẽ là :
§ U = ε – Ir
§ Với tòan mạch ta có định 
luật ôm như sau:
U
ε = IR + Ir =I (R+r)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Khóa học:
Logo cua 
Thay
Máy phát điện (tt)
§ ε sẽ bằng hiệu điện thế hai đầu nguồn nếu mạch 
là hở (I=0)
§ R được gọi là điện trở mạch ngoài
§ Dòng điện của mạch phụ thuộc vào cả điện trở
trong và điện trở ngòai.
Máy phát điện (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Điện trở nối tiếp
§ Khi các điện trở nối với nhau như hình vẽ thì được 
gọi là mắc nối tiếp
§ Cuờng độ dòng điện qua tất cả các điện trở đều 
bằng nhau
§ Hiệu điện thế hai đầu AD chính là hiệu điện thế
của tổng hiệu điện thế hai dầu ba điện trở
A B C D
R1 R2 R3
I
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
VA-VD=(VA-VB)+(VB-VC)+(VC-VD)=R1I+R2I+R3I
VA-VD= (R1+R2+R3) I=RtđI
§ Rtđ = R1 + R2 + R3 + 
§ Điện trở tương đương của mạch nối tiếp bằng 
tổng điện trở tương đương của các điện trở
thành phần
Điện trở nối tiếp (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Điện trở mắc song song
A
R1
R2
R3
I
BI1I2
I3
VA-VB= R1I1=R2I2=R3I3
I= I1+I2+I3= (VA-VB)(1/R1+1/R2+1/R3)= (VA-VB)/Req
§ Hiệu điện thế hai đầu của chúng 
thì bằng nhau vì cùng nối với A và 
B
§ Dòng điện giữa hai đầu AB bằng 
tổng các dòng điện thành phần
– I = I1 + I2 + I3
K+++=
321eq
1111
RRRR
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Ví dụ về cách giải bài toán mạch điện 
§ Bài tóan mạch điện phức tạp bao giờ cũng có nhiều 
điện trở và nhiều nguồn mắc hỗn hợp với nhau đều có
thể rút gọn về thành một mạch đơn giản với một 
nguồn tương đương và một điện trở tương đương.
– Thay thế các điện trở bằng điện trở tương đương
– Vẽ lại mạch đã thay thế
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Tính điện trở tương đương và 
cường độ dòng điện qua mỗi điện trở
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Giải
Bước 1: 1/(3 W)+1/(6 W)=1/R// ® R//=2 W (b)
Bước 2: 4 W+2 W=Rnt ® Rnt=6 W (c)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Bước 3: I=U/Rnt=18 V/6 W=3 A (d)
Bước 4: U=(3 A)(4 W+2 W)
=12 V+6 V=18 V (e)
Giải (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Bước 5: 6 V/6 W=1 A và 6 V/3 W =2 A (f)
Giải (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Công và công suất
• Trong một mạch điện, khi một điện tích chuyển qua 
nguồn, năng lượng của nó tăng lên là DQ. DV
• Khi một điện tích chuyển qua một điện trở thì nó sẽ mất 
đi năng lượng do va chạm với các ion dương ở nút mạng 
tinh thể
• Nhiệt độ của điện trở sẽ tăng
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Công suất = Năng lương(công sinh ra) / Đơn vị thời gian
Δ
Δ
W QP U IU
t t
D
= = =
D
Đơn vị:
W : J (Joules)
P : W (Watt):
[ ]
seconde
joule
watt =
Công và công suất (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
§ Theo định luật ôm, ta có thể viết lại công thức tính công 
suất như sau:(Bằng cách sử dụng U=IR, I=U/R)
2
2 UP IU I R
R
= = =
Nhiệt bị mất mát do hiệu ứng Joule
Công và công suất (tt)
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
• Trong trường hợp mà điện trở và
nguồn không thể rút gọn chỉ còn một 
điện trở và một nguồn như hình vẽ thì ta 
phải giải quyết bài tóan bằng cách như 
sau.
• Ta cần biết khái niệm mạng và nút
ØMạng chứa một hay nhiều phần 
tử
ØNút là nơi giao giữa các mạng 
với nhau
Định luật Kirchoff
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
q Định luật nút (å I = 0)
q Tổng cường độ dòng điện đến một nút bằng tổng 
cường độ dòng điện đi ra một nút.
q Đây chính là kết quả của định luật bảo tòan 
điện tích
q Định luật mắt mạng (å U = 0)
qTổng sự biến thiên điện thế của một mắt mạng 
thì phải bằng không
qĐây chính là kết quả của định luật bảo toàn 
động lượng
Định luật Kirchoff
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Định luật nút tại a :
2(A)+1(A) - I = 0
I = 3 (A)
Mạng (1):
12 V-Ir -(3 W)(2 A) = 0
r = 12 V/(3 A)-6 V/(3 A)
r = 2 W
Mạng (2):
-e + (1 W)(1 A)-( 3 W)(2 A)=0
e = -5 V 
Với mạng thứ 3 ta cũng có
12 V-(2 W)(3 A)-(1 W)(1 A)+e =0
e = -5 V
Tình I, r và e
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Tổng kết
vMạch điện
Ø Định nghĩa: 
ØDòng điện: Dòng điện là dòng chuyển dời có 
hướng của các hạt mang điện
ØMạch điện: Mạch điện là một mạch vật dẫn mà 
điện tích có thể chuyển động được thành những 
vòng khép kín.
ØNguồn điện: Máy bơm điện tích
ØMáy phát điện: chuyển năng lượng cơ học thành 
năng lượng thế năng điện bù trừ cho mất mát
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
Tổng Kết(tt)
vMạch điện
ØĐịnh luật Ôm: 
ØU = E - I.(r + R) (mạch có máy phát điện)
ØU = E +I(r + R) (mạch có chứamáy thu điện)
ØU=IR (mạch chỉ có điện trở thuần)
ØCông -Công suất
ØĐịnh luật Kirchoff.
Δ
Δ
W QP U IU
t t
D
= = =
D
 Định luật cho nút: å I = 0
Định luật cho mặt mạng: å U = 0