Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản - Trường ĐH Quốc gia TP.HCM

Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
1 
 Chương 2 
Phương pháp giải mạch điện 
cơ bản 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
2 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.1 Mạch nối tiếp 
Hai phần tử kề nhau được gọi là đấu nối tiếp nếu chúng có chung một 
nút và không còn dòng nào khác đi vào nút. 
Khi mắc nối tiếp các nguồn 
áp khác nhau ta có thể thay 
bằng một nguồn áp có điện áp 
bằng tổng giá trị điện áp của 
các nguồn này. 
A. Nguồn áp mắc nối tiếp 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
3 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.1 Mạch nối tiếp 
B. Nguồn dòng mắc nối tiếp 
Các nguồn dòng chỉ có thể được mắc nối tiếp nếu như đây là những 
nguồn dòng lý tưởng có cùng giá trị cường độ dòng điện qua nguồn, 
chiều dòng điện đi qua nguồn là cùng chiều với nhau 
Nguồn dòng mắc nối tiếp 
khác cường độ dòng sẽ 
gây cháy mạch 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
4 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.1 Mạch nối tiếp 
C. Điện trở mắc nối tiếp 
Khi mắc nối tiếp các điện trở 
khác nhau ta có thể thay bằng 
một điện trở tương đương có 
điện trở bằng tổng giá trị điện 
trở của các điện trở này. 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
5 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.2 Mạch song song 
Hai phần tử ghép song song nếu chúng tạo thành một vòng không chứa 
phần tử nào khác. 
A. Nguồn dòng mắc song song 
Khi mắc song song các nguồn 
dòng khác nhau ta có thể thay 
bằng một nguồn dòng có 
cường độ dòng điện bằng 
bằng tổng giá trị cường độ 
dòng điện của các nguồn này. 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
6 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.2 Mạch song song 
Khi các nguồn áp mắc song song, ta chỉ có thể mắc nguồn áp song song với 
nhau nếu như các nguồn này là nguồn áp lý tưởng có cùng giá trị điện áp, 
cùng chiều phân cực. 
Nguồn áp mắc song song khác 
điện áp sẽ bị cháy mạch. 
B. Nguồn áp mắc song song 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
7 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
I.2 Mạch song song 
C. Điện trở mắc song song 
Khi mắc song song các điện 
trở khác nhau ta có thể thay 
bằng một điện trở tương 
đương có điện trở tính như 
sau: 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
8 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
Tóm lại trong mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
9 
Ví dụ: Xác định điện áp và dòng điện qua các điện trở trong mạch 
a) 
b) 
I. Mạch điện trở mắc nối tiếp và song song 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
10 
II. Mạch chia áp (cầu phân áp) và mạch chia dòng (cầu phân dòng) 
II.1 Mạch chia áp (cầu phân áp) 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
11 
II.2 Mạch chia dòng (cầu phân dòng) 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
12 
Nếu thay thế giá trị nghịch đảo của điện trở bằng điện dẫn, ta có công thức 
Tổng quát 
Hay 
II.2 Mạch chia dòng (cầu phân dòng) 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
13 
Ví dụ : Tìm điện áp vx và i3 trong mạch điện 
ĐS: vx=25V , i3=0.417A 
Ví dụ : Tìm dòng i1 trong mạch điện 
ĐS: i1=10A 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
14 
II.3 Ứng dụng cầu phân áp 
II.3.1 Đo điện áp, đo cường độ dòng điện 
Đo điện áp 
Vôn kế đo điện 
áp giữa hai điểm. 
Vôn kế có điện 
áp rất lớn do đó 
không ảnh 
hưởng đến điện 
trở toàn mạch. 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
15 
II.3 Ứng dụng cầu phân áp 
II.3.1 Đo điện áp, đo cường độ dòng điện 
Giá trị vôn kế đo là 
bao nhiêu?? 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
16 
II.3 Ứng dụng cầu phân áp 
II.3.1 Đo điện áp, đo cường độ dòng điện 
Đo cường độ dòng điện 
Ampere kế dùng để đo 
dòng qua dây dẫn 
Ampere kế có điện trở 
rất nhỏ do đó không 
ảnh hưởng tới mạch. 
Mạch phải được làm 
hở để kết nối Ampere 
kế 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
17 
II.3 Ứng dụng cầu phân áp 
II.3.1 Đo điện áp, đo cường độ dòng điện 
Làm cách nào để kết nối 
Ampere kế vào đo? 
Giá trị của Ampere kế là 
bao nhiêu? 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
18 
II.3 Ứng dụng cầu phân dòng- cầu phân áp 
Một trong những ứng dụng của cầu phân áp là chế tạo bộ chuyển đổi 
(transducer). Bộ chuyển đổi là một thiết bị để tạo ra điện áp có giá trị tỉ 
lệ với một đại lượng vật lý nào đó như khoảng cách, áp suất hay nhiệt 
độ... 
Bộ chuyển đổi 
điện áp dùng trong 
bánh lái tàu (máy 
bay) 
II.3.2 Bộ chuyển đổi 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
19 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.1 Mạch tương đương Thévenin 
Mạch chứa nguồn và điện trở có thể được thay thế bởi một 
mạch tương đương Thé venin bao gồm một nguồn áp mắc 
nối tiếp với một điện trở. 
Các thông số đặc trưng của mạch: 
vTh , RTh , in 
Mạch 
chứa 
nguồn và 
điện trở 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.1 Mạch tương đương Thévenin 
vTh 
RTh 
Trong mạch tương đương Thévenin: 
• vTh: điện áp hở mạch giữa hai điểm A và B 
• 𝑅 Th: là điện trở tương đương đo tại cổng AB ( các nguồn áp thay 
bằng ngắn mạch, nguồn dòng thay bằng mạch hở) 
hở 
mạch 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
21 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.1 Mạch tương đương Thévenin 
VD: Xác định các giá trị của nguồn tương đương Thévenin của 
mạch sau : 
Đs: voc = 5V, in =0,15A , RTh =33,3 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
22 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.2 Mạch tương đương Norton 
Nếu ta thay mạch tương đương Thévenin bằng một mạch gồm nguồn 
dòng mắc song song với một điện trở ta được mạch tương đương 
Norton 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
23 
Trong mạch tương đương Norton: 
voc: điện áp hở mạch 
iN: là dòng điện ngắn mạch chạy từ A đến B 
RN : điện trở tương đương đo tại cổng AB 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.2 Mạch tương đương Norton 
RN 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
24 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.2 Mạch tương đương Norton 
VD: Xác định các giá trị của nguồn tương đương Norton của 
mạch sau : 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
25 
III.Phương pháp nguồn tương đương 
III.3 Phương pháp chuyển đổi nguồn 
Một nguồn áp có thể chuyển đổi thành nguồn dòng và ngược 
lại theo qui phép biến đổi Thévenin – Norton: 
Th
n
Th
V
I
R
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
26 
IV.1 Phương pháp dòng điện vòng 
Cơ sở: Dựa vào hai định luật Kirchhoff để lập hệ phương trình trạng thái của 
mạch, trên cơ sở hệ phương trình này ta dựa trên mối quan hệ giữa dòng điện và 
điện áp trên các nhánh để đưa các phương trình này về dạng hệ phương trình của 
các ẩn số mới (các dòng điện trong các vòng). 
Bước 1: Thành lập các vòng cho mạch. Số vòng phải thành lập là 
[ 𝑁𝑛ℎ − 𝑁𝑛 + 1]. 
Bước 2: Thành lập hệ có[ 𝑁𝑛ℎ − 𝑁𝑛 + 1] phương trình theo định luật 
K2, trong đó ẩn số là dòng điện trong các vòng giả định. 
Bước 3: Giải hệ phương trình để tìm các dòng điện vòng giả định. 
Bước 4: Chuyển kết quả trung gian về các dòng điện nhánh. 
Phương pháp này thường sử dụng để tìm dòng điện trong các nhánh 
của mạch điện, với các bước sau: 
IV. Các phương pháp giải mạch cơ bản 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
27 
Ví dụ 1 
Tìm dòng điện trong 
các nhánh của mạch 
điện hình bên 
Dạng 1: Tìm dòng điện trong các nhánh của mạch điện – 
Sử dụng phương pháp dòng điện vòng 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
28 
Bước 1: Thành lập các vòng 
cho mạch điện 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
29 
Bước 2: Thành lập các phương trình cho 
các vòng mạch điện 
Xét vòng 1: Áp dụng định luật 
K2 cho vòng 1 ta viết được 
phương trình K2 như sau: 
1 1 2 3
1 1 2 2 3 3 1
1 1 1 4 2 1 2 3 1
1 2 3 1 3 2 2 4 1
 0
. . . 
R ( ) ( )R 
( ) 
nh nh nh
E U U U
I R I R I R E
I I I R I I E
R R R I R I R I E
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
30 
Bước 2: Thành lập các phương trình cho các 
vòng mạch điện 
Từ đó rút ra qui luật thành lập pt cho vòng 1: 
1 2 3 31 2 3 2 4 1( ) 0I I IR ER IR R R 
Dòng điện vòng 
đang xét 
Tổng trở vòng 
đang xét 
Dòng điện vòng lân 
cận 
Trở kháng giữa vòng lân cận 
và vòng đang xét (lấy dấu 
dương nếu vòng lân cận cùng 
chiều vòng đang xét, dấu âm 
nếu vòng lân cận ngược chiều 
vòng đang xét) 
Tổng đại số các suất 
điện động vòng đang xét 
(lấy dấu dương nếu 
chiều dòng của nguồn 
cùng chiều dòng đang 
xét, dấu âm nếu chiều 
dòng của nguồn ngược 
chiều vòng đang xét) 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
31 
Bước 2: Thành lập các phương 
trình cho các vòng mạch điện 
Sử dụng qui tắc thành lập trên ta 
có hệ phương trình cho các vòng 
của mạch điện như sau: 
(
1 2 3 1 3 2 3 2 4 1
3 1 3 4 5 2 5 3 4 4 5
1 5 2 5 6 7 3 6 4 5 7
2 1 4 2 6 3 2 4 6 8 4 8
V1: (R +R +R )I -R I +0I -R I = E
V2: -R I +(R +R +R )I -R I -R I = -E
V3: 0I -R I +(R +R +R )I -R I = E -E
V4: -R I -R I -R I +(R +R +R +R )I = E
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
32 
Bước 3: Giải hệ phương trình để tìm dòng điện vòng trong các vòng giả 
định 
Bước 4: Chuyển kết quả trung gian 
về dòng điện trong các nhánh 
5
n1 1 n2 1 4
n3 1 2 n4 2 4
n 2 3 n6 3 4
n7 3 n8 4
I = - I I =I I
I = I -I I =I I
I = I -I I =I I
I = I I =I
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
33 
    R I V 
Ma trận trở kháng 
vòng 
Ma trận dòng 
Ma trận nguồn( nguồn 
thế độc lập) 
Trong đó [R] là ma trận vuông có đặc điểm: 
 - Nằm trên đường chéo chính là các trở kháng vòng 
 -Hai bên đường chéo là các trở kháng chung đối xứng nhau qua đường 
chéo chính. 
Chú ý: Hệ phương trình dòng điện vòng có thể viết dưới dạng ma trận 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
34 
Ví dụ 2: Tìm dòng điện trong các vòng 
Ví dụ 3: Tìm dòng điện trong các vòng 
I 
31 2
2 , 4 , 5I A I A I A 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
35 
IV.2 Phương pháp điện áp nút 
Cơ sở: Dựa vào hai định luật Kirchhoff để lập hệ phương trình trạng thái của 
mạch, trên cơ sở hệ phương trình này ta dựa trên mối quan hệ giữa dòng điện và 
điện áp trên các nhánh để đưa các phương trình này về dạng hệ phương trình của 
các ẩn số mới (các điện áp tại các nút) 
Bước 1: Đặt tên cho các nút của mạch, chọn một nút làm gốc. 
Bước 2: Thành lập phương trình điện áp nút cho mạch. Sử dụng 
K1 ta viết hệ phương trình cho[ 𝑁𝑛 -1] nút trừ nút gốc. 
Bước 3: Giải phương trình để tìm ra điện áp cho các nút. 
Phương pháp này dùng để tìm điện áp tại các nút của mạch điện với các bước sau: 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
36 
Ví dụ 2 
Tìm điện áp tại các 
nút của mạch điện 
hình bên 
Dạng 2: Tìm điện áp tại các nút của mạch điện (sử dụng phương pháp điện 
áp nút) 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
37 
Bước 1: Đặt tên các nút, chọn điện thế nút 0 
A B 
C 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
38 
Bước 2: Thành lập các phương trình cho các 
nút của mạch điện 
Áp dụng định luật K1 cho 
nút A,B,C ta viết được 
phương trình như sau: 
A B 
C 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
39 
Bước 2: Thành lập các phương 
trình cho các nút của mạch điện 
Nếu sử dụng đại lượng 
điện dẫn G phương 
trình có thể viết lại 
A B 
C 
1 3 1 1 2 2
2 1 2 2 3 2 3 4
3 5 3 2 4 3 1 1
1 2 1 2 2 1 3 1
2 1 2 3 4 2 4 3
1 1 4 2 1 4 5
( ) ( )G
( ) . ( )G 0
( ) ( )G
:
(G ) v
( ) 0
( )
a
b
b
v v G v v i
v v G v G v v
v G v v G v v i
Hay
G G v G v i
G v G G G v G v
G v G v G G G i
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
40 
Bước 2: Thành lập các phương trình cho các 
nút của mạch điện 
Từ đó rút ra qui luật thành lập pt: 
Điện áp nút 
đang xét 
Tổng điện dẫn 
nối vào nút 
đang xét. 
Điện áp các nút lân 
cận 
Các điện dẫn chung giữa 
các nút lân cận với nút 
đang xét . Tất cả đều lấy 
dấu âm 
Tổng đại số các 𝐼𝑛𝑔 nối 
với nút đang xét. Lấy 
dấu “+” nếu chiều của 
𝐼𝑛𝑔 đi vào nút đang xét, 
ngược lại lấy dấu “-” 
A B 
C 
1 2 2 1 11 2 3( ) vG v v iG G G 
Bước 3: Giải hệ phương trình tìm ra các giá trị điện áp nút cần tìm. 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
41 
    G U I 
Ma trận điện dẫn 
nút 
Ma trận điện 
áp 
Ma trận nguồn( nguồn 
dòng độc lập) 
Trong đó [G] là ma trận vuông có đặc điểm: 
 - Nằm trên đường chéo chính là các điện dẫn nút. 
 -Hai bên đường chéo là các dẫn nạp chung đối xứng nhau qua đường 
chéo chính. 
Chú ý: Hệ phương trình điện áp nút có thể viết dưới dạng ma trận 
Nhập môn Điện tử 
Chương 2: Phương pháp giải mạch điện cơ bản 
42 
Ví dụ : Tìm điện thế tại các nút 
1 2V = 8.77V V = 7.62V