Bài giảng Vật lý đại cương A2 (Đại học) - Chương 3: Dòng điện không đổi - Nguyễn Thị Ngọc Nữ

TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 1 
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 
Chương 3 
DÒNG ĐIỆN 
KHÔNG ĐỔI 
Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 
 NỘI DUNG 
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM 
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
§3.4 –CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN 
§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU 
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
1 – Dòng điện, chiều của dòng điện: 
Dòng điện: là dòng chuyển dời có hướng 
của các điện tích. 
Chiều của dòng điện: được qui ước là chiều 
chuyển động của các điện tích dương. 
E
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 2 
2 – Cường độ dòng điện: 
dq
I
dt
Đơn vị: A 
• Dòng điện không đổi (I=const): q I.t 
dq: điện lượng chuyển 
qua diện tích S trong dt. 
t
0
q I.dt 
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
3 – Vectơ mật độ dòng điện : 
dI
j
dS
 Định nghĩa: tại điểm M là một véctơ có: 
• Điểm đặt: tại M. 
• Hướng: hướng chuyển động của điện tích 
dương. 
• Độ lớn: 
j
S
I j.dS 
• Đơn vị: A/m2. 
- Nếu j=const (đều): 
I j.S 
j
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
dj nqv 
• n: mật độ hạt; 
• q: điện tích hạt; 
• : vận tốc 
chuyển động có 
hướng của hạt. 
dv
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 3 
4 – Nguồn điện, suất điện động: 
Nguồn điện: cơ cấu để duy trì dòng điện. 
*A
E
q
Suất điện động của 
nguồn điện: đặc trưng 
cho khả năng sinh công 
của nguồn điện. 
X 
+ - 
E, r
§3.1 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 
X 
+ - 
1 – Đl Ohm đối với đoạn mạch đồng chất 
§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM 
j E
 
U
I
R
R
S
+ - 
R I 
0(1 t) 
1

: điện dẫn suất 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 4 
Ghép nối tiếp Ghép song song 
n
t i
i 1
R R
 
n
t ii 1
1 1
R R
 
iI I 
n
i
i 1
I I
 
n
i
i 1
U U
  iU U 
NX: ghép nối tiếp Rt tăng; 
 ghép song song Rt giảm. 
2. Ghép điện trở 
3 – Đl Ohm đối với mạch điện kín: 
E
I
R r
+ - 
R 
E, r
I 
§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM 
* Trường hợp mạch ngoài có máy thu điện: 
E E '
I
R r r '
Máy thu: 
Dòng điện 
qua máy từ 
cực dương 
sang cực âm. 
+ - 
R 
E, r
I 
+ 
E', r'
- 
4 – Định luật Ohm tổng quát: 
A B AB i i i
i i
V V U E I R  
Qui ước: Đi từ A đến B, gặp cực dương 
của nguồn nào trước thì E của nguồn đó 
mang dấu +; đi cùng chiều dòng điện 
của nhánh nào thì I của nhánh đó mang 
dấu +; trái lại chúng mang dấu - . 
§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 5 
R1 
R2 
1 1E , r
2 2E , r
P Q 
§3.2 – ĐỊNH LUẬT OHM 
a – Ghép nối tiếp: 
+ - 
b bE , r
+ - I 
R 
b 0
b 0
E nE
r nr
R 
5. ghép các nguồn điện giống nhau 
0 0E , r
b – Ghép song song: 
+ - 
b bE , r
+ - I 
R 
b 0
0
b
E E
r
r
n
R 
0 0E , r
5. ghép các nguồn điện giống nhau 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 6 
c – Ghép hỗn hợp đối xứng: 
+ - 
b bE , r
+ - I 
R 
b 1day 0
1day 0
b
E E mE
r mr
r
soday n
R 


 
n dãy 
song 
song 
m nguồn nối tiếp 
0 0E , r
5. ghép các nguồn điện giống nhau 
1 – Các khái niệm cơ bản: 
Mạch phân nhánh: Mạch điện phức tạp gồm 
nhiều nhánh, trong mỗi nhánh chỉ gồm các 
phần tử mắc nối tiếp và chỉ có một dòng 
điện đi theo một chiều duy nhất. 
Nút mạng: Nơi giao nhau 
của ít nhất 3 nhánh. 
Mắt mạng: Tập hợp các 
nhánh liên tiếp tạo 
thành một vòng kín. 
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
1 1E , r
+ - 
R1 
2 2E , r
+ - 
R2 
R 
2 – Quy tắc Kirchhoff thứ nhất : 
in outI I  
Tổng các dòng điện đi tới một nút mạng 
bất kì bằng tổng các dòng điện đi ra khỏi 
nút mạng đó. 
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
I1 I2 
I3 
I4 
I5 
3 2 5 4 1I I I I I 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 7 
3 – Quy tắc Kirchhoff thứ hai: 
Trong một mắt mạng bất kì, tổng đại số 
các suất điện động và các độ giảm thế trên 
các điện trở luôn bằng không. 
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
i i i
i i
E I R 0  
Qui ước: 
1 1 1 1E I (R r ) IR 0 Mắt (1): 
Mắt (2): 2 2 2 2E I (R r ) IR 0 
Mắt (3): 
2 1 2 2 2 1 1 1E E I (R r ) I (R r ) 0 
I1 
A B 
1 1E , r
+ - 
R1 
2 2E , r
+ - 
R2 
R 
I2 
I 
1 
2 
4 – Vận dụng các quy tắc Kirchhoff để giải 
bài toán về mạch điện: 
B1: Giả định chiều dòng điện trong các 
nhánh. 
B2: Viết các phương trình cho nút mạng 
(nếu có n nút thì viết (n – 1) phương trình). 
B3: Viết các phương trình còn lại cho mắt 
mạng. 
B4: Giải hệ phương trình và biện luận kết 
quả (dòng nào âm thì có chiều ngược với 
chiều đã chọn trên hình vẽ). 
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
Ví dụ: 
Tính cường độ dòng điện trong các nhánh 
của sơ đồ sau. Nguồn nào phát, nguồn nào 
thu? 
A B 
1 1E , r
+ - 
2 2E , r
+ - 
R 
1 2
1 2
E 6V;E 3V;
r r 1 ;R 2
  
§3.3 – QUY TẮC KIRCHHOFF 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 8 
1 – Công của dòng điện trong một đoạn 
mạch: 
A qU UIt R + - 
2 – Công suất của dòng điện trong một 
đoạn mạch: 
A
P UI
t
2
2 UP I R
R
 Mạch chỉ 
có R 
2P EI I r 
Mạch chỉ có 
máy thu 
3 – Định luật Joule - Lenz: 
2Q I Rt 
§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN 
4 – Công suất của nguồn điện (máy phát): 
nP EI 
5 – Hiệu suất của nguồn điện: 
2
hi
n
P EI I r R
H
P EI R r
+ - 
E, r
+ - I 
R 
§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN 
2 2
2
2
E R E
P I R
(R r) 4r
6 – Điều kiện để nguồn phát ra mạch 
ngoài công suất cực đại: 
2
max
E
P
4r
 R r khi 
§3.4 – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 9 
+ 
- 
R1 R2 
R4 
A 
B 
M 
N 
R3 
R5 
A 
B C 
A 
B C 
o 
RA 
RB 
RC 
rA 
rB rC 
AB/ AB/Y
AC/ AC/Y
BC/ BC/Y
R R
R R
R R
A B C
A B
A B C
A C B
A C
A B C
B C A
B C
A B C
(R R )R
r r
R R R
(R R )R
r r
R R R
(R R )R
r r
R R R
§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU 
1. Mạch tam giác – sao 
A 
B C 
A 
B C 
o 
RA 
RB 
RC 
rA 
rB rC 
B C
A
A B C
A C
B
A B C
A B
C
A B C
R .R
r
R R R
R .R
r
R R R
R .R
r
R R R
A B C
R
r r r
3
 A B C
R R R R 
1. Mạch tam giác – sao 
§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU 
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ 10 
+ 
- 
R1 R2 
R4 
A 
B 
M 
N 
R3 
TH1: 1 2
3 4
R R
R R
 (CẦU CÂN BẰNG) 
R5 
+ 
- 
R1 R2 
R4 
A 
B 
M 
N 
R3 
Khi đó: I5 = 0 và VM = VN 
+ 
- 
R1 
R2 
R4 
A 
B 
M N 
R3 
bỏ R5 chập M với N 
§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU 
2. Mạch cầu 
TH2: 1 2
3 4
R R
R R
 (CẦU KHÔNG 
CÂN BẰNG) 
Biến đổi mạch → Y 
+ 
- 
R1 R2 
R4 
A 
B 
M 
N 
R3 
R5 
rM 
rA 
rN 
+ 
A 
- 
R2 
R4 
B 
M 
N 
R5 
§3.5– MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU 
2. Mạch cầu 
3. Đo điện trở bằng cầu Wheastone 
 Rx: điện trở cần đo 
R0: điện trở chuẩn, đã biết 
Di chuyển con chạy C đến 
khi điện kế G chỉ số 0. Khi 
đó cầu cân bằng: 
RX 
B 
E, r
+ - I 
A 
G 
C 
R0 
0X
AC BC
RR
R R
 ACX 0
BC
R
R R
R
X 0
AC
R R
BC
§3.5 – MẠCH TAM GIÁC – SAO. MẠCH CẦU