Chương 1
TĨNH ĐIỆN HỌC
§1.1. ĐIỆN TÍCH
- Hai loại điện tích :
Vật chất được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ, không thể phân chia được thánh nhỏ hơn ( trong giới hạn hiểu biết của khoa học), gọi là những hạt sơ cấp. Trong tự nhiên có nhiều hạt sơ cấp mang điện. bằng thực ngiệm người ta thây rằng nếu hạt sơ cấp mang điện thì người ta không thể lấy được điện tích của nó đi.Có hai loại điện tích là điện tích dương và điện tích âm.
- Điện tích nguyên tố
Điện tích của các hạt sơ cấp hoàn toàn xác định và là điện tích nhỏ nhất tồn tại trong thiên nhiê, không thể tách thành những lượng nhỏ hơn. Vì thế lượng điện thích ấy gọi là điện tích nguyên tố có độ lớn bằng 1,6.10-19C. Khi một vật mang điện tích thì nó bao giừ cũng là một số nguyên lần điên tích nguyên tố.
- Định luật bảo toàn điện tích
Trong một hệ kín cô lập về điện, tổng đại số các điện tích luôn là một hằng số.
- Định luật Culông
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ với các độ lớn của điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng lực tương tác có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích.


trong đó : + q1, q2 là điện lượng của hai điện tích đó đo bằng C(Culông).
+ r là khoảng cách giữa hai điện tích đó đo bằng m (mét)
+
là độ thẩm điện môi tuyệt đối (là hệ số thể hiện sự ảnh hưởng của môi trường chữa các điện tích lên lực tương tác).


+
là độ thẩm điện môi tương đối của môi trường.
+
là hằng số điện môi của chân không.

đơn vị F/m( Fara/mét)


- Đơn vị của lực điện trường N( Neutơn)
§ 1.2 ĐIỆN TRƯỜNG
- Khái niệm điện trường
Điện trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.
- Cường độ điện trường
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí đắc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lự, được đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó.


- Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường


+ Nếu q >0 thì
cùng chiều với

+ Nếu q <0 thì
nược chiều với

- Cường độ điện trường gây bởi một điện tích điểm Q tại một điểm cách nó một khoảng cách là r.


Phương của điện trường gây bởi một điện tích điểm là đường thẳng hướng ra xa mếu Q > 0 ; hướng về Q nếu Q < 0.
- Đường sức của điện trường
Đường sức của điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó, chiều của đường sức là chiều của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó.
- Điện trường đều
Điện trường đều là điện trường mà tại mọi điểm cường độ điện trường có trị số giống nhau và chiều giống nhau. Ví dụ điện trường giữa hai má của một tụ điện phẳng có khoảng cách giữa hai má của tụ điện nhỏ hơn rất nhiều so với chiều dài và chiều rộng các má.
- Đơn vị của cường độ điện trường là V/m (Vôn/mét)
§.1.3 ĐIỆN THẾ, HIỆU ĐIỆN THẾ
- Công của lực điện trường
Công của lực điện làm di chuyển một điện tích từ điểm này đến điểm khác trong điện trường (tĩnh) tỉ lệ với độ lớn điện tích di chuyển, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối.


- Điện thế và hiệu điện thế
Điện thế tại một điểm tong điện trường có độ lớn bằng thương số giữa cong của lực điện trường làm di chuyển điện tích điểm từ vị chí đó ra xa vô cùng với độ lớn của điện tích đó.


- Hiệu điện thế
Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc chưng cho khả năng thực hiện công của điện trường giữa hai điểm đó và được đo bằng thương số giữa công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích dương từ điểm nọ đến điểm kia và độ lớn của điện tích di chuyển.


- Chiều dương của hiệu điện thế là chiều từ điểm có điện thế cao xuông điểm có điện thế thấp.
- Điện thế gây ra bởi một điện tích điểm Q tại một điểm cách nó một khoảng các là r.


- Đơn vị của điện thế và hiệu điện thế là V(Vôn)
- Liên hệ giữa cường độ điện tường đều với hiệu điện thế
Trong điện trường đều ta có quan hệ giữa cường độ điện trường với hiệu điện thế như sau


Véc tơ cường độ điện trường
có chiều từ nơi có điện thế cao xuống nơi có điện thế thấp



























Chương 2

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN

§ 2.1. MẠCH ĐIỆN KẾT CẤU HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN

2.1.1 Khái niệm về mạch điện

- Mạch điện là tập hợp các thiết bị nối với nhau bằng dây dẫn tạo thành
dòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua.
- Mạch điện gồm các phần tử sau:
+ Nguồn điện: là thiết bị phát ra điện năng . Là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng, hoá năng , nhiệt năng ….thành điện năng.
+ Tải : là thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi năng lượng từ điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng…
+ Dây dẫn : dây dẫn bằng kim loại dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải.

2.1.2 Kết cấu hình học của mạch điện

- Nhánh . Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm các phần tử nối tiếp nhau trong đó có cùng dòng điện chạy qua
- Nút. Là chỗ gặp nhau của từ ba nhánh trở lên
- Vòng. Là lối đi khép kín qua các nhánh

§ 2.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC CHƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN

2.2.1. Dòng điện

Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của điện tích q qua tiết diện ngang của một vật dẫn.


Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương trong điện trường.


2.2.2. Mật độ dòng điện :
- Mật độ dòng điện trong vật dẫn bằng thương số giữa cường độ dòng điện và tiết diện ngang của vật dẫn.


- Đơn vị của mật độ dòng điện là A/m2(Ampe/mét vuông).

2.2.3. Điện áp

- Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế. Hiệu điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp.


- Chiều dương của điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện áp cao đến điểm có điện áp thấp.
- Điện áp giữa hai cực của nguồn khi hở mạch ngoài I=0 được gọi là sức điện động E.

2.2.4. Chiều dương dòng điện và điện áp

- Đối với mạch điện đơn giản ta áp dụng quy ước chiều dương dòng và áp ta dễ ràng xác định được dòng điện và điện áp trong các nhánh.
- Đối với mạch điện phức tạp , ta không thể xác định ngay được dòng điện và điện áp của các nhánh, đặc biệt là đối với dòng xoay chiều. Vì vậy khi giải mạch ta tuỳ ý chọn giả sử chiều dương cho dòng điện và điện áp. Dựa trên cơ sở chiều đã vẽ ta thiết lập hệ phương trình giải mạch điện. Nếu sau khi ta tính toán thấy các đại lượng mang dấu dương tức là chiều của chúng cùng chiều đã vẽ và ngược lại.

2.2.5. Công suất

- Trong một mạch điện , một nhánh, một phần tử có thể nhận năng
lượng hoặc phát năng lượng.
- Để phân biệt một nhánh là phát hay thu năng lượng ta chọn chiều dòng điện và điện áp trong mạch điện có chiều trùng nhau. Ở một thời điểm nào nếu
- Nếu: p = u.i > 0 Nhánh là nhận năng lượng
- Nếu: p = u.i <0 Nhánh là phát năng lượng
- Nếu ta chọn chiều dòng điện và điện áp trong mạch điện có chiều ngược nhau. Ở một thời điểm nào nếu
- Nếu: p = u.i > 0 Nhánh là phát năng lượng
- Nếu: p = u.i <0 Nhánh là thu năng lượng
- Đơn vị của dòng là A( Ampe), đơn vị điện áp là V( vôn), đơn vị công suất
là W( oát)

§3.3. MÔ HÌNH MẠCH ĐIỆN, CÁC THÔNG SỐ
2.3.1 Khái niệm về mô hình mạch điện
- Khi tính toán người ta thường thay thay mạch thực bằng mô hình mạch điện.
- Yêu cầu về mô hình mạch điện: mô hình mạch điện phải đảm bảo kết cấu hình
học và quá trình năng lượng giống như mạch điện thực.
- Một mạch thực cụ thể có nhiều mô hình mạch điện, điều đó là tuỳ thuộc vào
mục đích nguyên cứu và điều kiện làm việc của mạch điện.
- Các phần chính của mô hình mạch điện:
+ Nguồn điện áp u(t)
+ Nguồn dòng j(t)
+ Điện trở R
+ Điện cảm L
+ Điện dung C

2.3.2. Nguồn điện áp u(t)

- Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo lên và duy chì một điện áp trên hai cực của nguồn. Chiều điện áp được quy định từ điểm có hiệu điện thế cao xuống điểm có hiệu điện thế thấp. Chiều sức điện động được quy định từ điểm có điện thế thấp đến điểm có điện thế cao.

- Quan hệ giữa sức điện động và hai đầu cực.
u(t)= e(t)


2.3.3. Nguồn dòng điện j(t)

Nguồn dòng đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy chì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài.


2.3.4. Điện trở R

- Khi cho dòng điện i qua điện trở R gây ra điện áp rơi trên điện trở uR. Theo định luật ôm quan hệ giữa i và uR là :
uR =Ri


- Công suất tiêu thụ trên điện trở
P=uRi=Ri2
Như vậy điện trở R đặc chưng cho công suất tiêu hao trên điện trở. Đơn vị điện trở là
(ôm).
- Ngoài ra còn dung khái niệm điện dẫn
. Đơn vị của điện dẫn là S(simen).
- Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t là


- Đơn vị của điện năng là Wh (oát giờ), hay bội số là kWh.

2.3.5. Điện cảm L

- Khi có dòng điện i chạy qua cuộn dây co w vòng sẽ sinh ra từ thông móc vòng qua cuộn dây


- Điện cảm của cuộn dây được định nghĩa


- Đơn vị của điện cảm là H(Henri)
- Nếu có dòng điện i biến thiên thì từ thông cũn biến thiên và theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây xuất hiện sức điện động tự cảm


Điện áp rơi trên cuộn dây


Công suất trên cuộn dây


Năng lượng tích lũy trong cuộn dây


- Như vậy điện cảm L đặc chưng cho hiện tượng tích lũy lăng lượng từ trường của cuộn dây.
- Kí hiệu. L



3.3.6. Hỗ cảm M

- Hiện tượng hỗ cảm là hiện tượng xuất hiện từ trường trong một cuộn dây do dòng điện biến thiên trong c