Sơ đồ mạch điện và ký hiệu mạch

Sơ đồ mạch điện và ký hiệu mạch: Mạch nối tiếp, mạch song song

Cho đến nay, bài hướng dẫn Lớp học Vật lý này đã tập trung vào các thành phần chính của mạch điện và dựa trên các khái niệm về sự khác biệt điện thế, dòng điện và điện trở. Ý nghĩa khái niệm của các thuật ngữ đã được giới thiệu và áp dụng cho các sơ đồ mạch điện đơn giản. Mối quan hệ toán học giữa các đại lượng điện đã được thảo luận và việc sử dụng chúng trong việc giải quyết các vấn đề đã được mô hình hóa. Bài 4 sẽ tập trung vào các phương tiện có thể kết nối hai hoặc nhiều thiết bị điện để tạo thành một mạch điện. Thảo luận của chúng tôi sẽ tiến triển từ các sơ đồ mạch điện đơn giản đến các sơ đồ mạch điện phức tạp nhẹ. Các nguyên tắc trước đây về sự khác biệt điện thế, dòng điện và điện trở sẽ được áp dụng cho các mạch phức tạp này và các công thức toán học tương tự sẽ được sử dụng để phân tích chúng.

Mạch điện, dù đơn giản hay phức tạp, có thể được mô tả theo nhiều cách khác nhau. Một mạch điện thường được mô tả với các từ đơn thuần. Nói một cái gì đó như “Một bóng đèn được kết nối với một tế bào D” là một lượng từ đủ để mô tả một mạch đơn giản. Trong nhiều trường hợp từ Bài 1 đến 3, các từ đã được sử dụng để mô tả các mạch đơn giản. Khi nghe (hoặc đọc) các từ, một người đã quen với việc nhanh chóng hình dung ra mạch trong tâm trí họ. Nhưng một phương tiện khác để mô tả một mạch là chỉ đơn giản là vẽ nó. Bản vẽ như vậy cung cấp một bức tranh tinh thần nhanh hơn của các mạch thực tế. Các bản vẽ mạch như hình dưới đây đã được sử dụng nhiều lần trong các Bài 1 đến 3.

 

Mô tả mạch với từ “Một mạch chứa một bóng đèn và một tế bào D 1,5 V”.

Mô tả mạch với bản vẽ

Một phương tiện cuối cùng để mô tả một mạch điện là bằng cách sử dụng các ký hiệu mạch thông thường để cung cấp một sơ đồ nguyên lý của mạch và các thành phần của nó. Một số ký hiệu mạch được sử dụng trong sơ đồ nguyên lý được hiển thị dưới đây.

Một ô đơn hoặc nguồn năng lượng khác được biểu diễn bằng một đường thẳng song song dài và ngắn. Một tập hợp các ô hoặc pin được thể hiện bằng một tập hợp các đường thẳng song song dài và ngắn. Trong cả hai trường hợp, đường dài là đại diện cho cực dương của nguồn năng lượng và đường ngắn đại diện cho cực âm. Một đường thẳng được sử dụng để biểu diễn một dây kết nối giữa bất kỳ hai thành phần nào của mạch. Một thiết bị điện cung cấp khả năng chống lại dòng điện tích được gọi chung là điện trở và được biểu thị bằng một đường ngoằn ngoèo. Một công tắc mở thường được biểu diễn bằng cách cung cấp một đường thẳng bằng cách nângmột phần của đường lên trên theo đường chéo. Các ký hiệu mạch này sẽ được sử dụng thường xuyên trong suốt phần còn lại của Bài 4 vì các mạch điện được biểu diễn bằng sơ đồ. Điều quan trọng là phải ghi nhớ các ký hiệu này hoặc thường xuyên tham khảo danh sách ngắn này cho đến khi bạn quen với việc sử dụng chúng.  Tìm hiểu thêm về mạch kết hợp để hiểu thêm về các loại mạch.

Như một minh họa về việc sử dụng các ký hiệu điện trong sơ đồ, xem xét hai ví dụ sau đây.

Ví dụ 1:

Mô tả với các từ: Ba tế bào D được đặt trong một bộ pin để cấp nguồn cho mạch điện có ba bóng đèn.

Sử dụng mô tả bằng lời nói, người ta có thể có được một bức tranh tinh thần về mạch được mô tả. Mô tả bằng lời nói này sau đó có thể được thể hiện bằng một bản vẽ gồm ba ô và ba bóng đèn được nối với nhau bằng dây dẫn. Cuối cùng, các ký hiệu mạch được trình bày ở trên có thể được sử dụng để biểu diễn cùng một mạch. Lưu ý rằng ba bộ đường thẳng song song dài và ngắn đã được sử dụng để thể hiện bộ pin với ba ô D của nó. Và lưu ý rằng mỗi bóng đèn được thể hiện bằng ký hiệu điện trở riêng của nó. Các đường thẳng đã được sử dụng để kết nối hai cực của pin với điện trở và điện trở với nhau.

Các mạch điện trên cho rằng ba bóng đèn được nối với nhau sao cho điện tích chạy qua mạch sẽ đi qua từng một trong ba bóng đèn theo kiểu liên tiếp. Đường đi của điện tích thử nghiệm rời khỏi cực dương của pin và đi qua mạch ngoài sẽ liên quan đến một trong ba bóng đèn được kết nối trước khi trở về cực âm của pin. Nhưng đây có phải là cách duy nhất mà ba bóng đèn có thể được kết nối? Chúng có phải được kết nối theo kiểu liên tiếp như hình trên không? Tuyệt đối không! Trong thực tế, ví dụ 2 dưới đây chứa cùng một mô tả bằng lời với bản vẽ và sơ đồ được vẽ khác nhau.

Ví dụ 2:

Mô tả với các từ: Ba tế bào D được đặt trong một bộ pin để cấp nguồn cho mạch điện có ba bóng đèn.

Sử dụng mô tả bằng lời nói, người ta có thể có được một bức tranh tinh thần về mạch được mô tả. Nhưng lần này, các kết nối của bóng đèn được thực hiện theo cách sao cho có một điểm trên mạch nơi các dây nối với nhau. Vị trí rẽ nhánh được gọi là một nút . Mỗi bóng đèn được đặt trong nhánh riêng của nó. Các dây nhánh này cuối cùng kết nối với nhau để tạo thành một nút thứ hai. Một dây đơn được sử dụng để kết nối nút thứ hai này với cực âm của pin.

Hai ví dụ này minh họa hai loại kết nối phổ biến được thực hiện trong các mạch điện. Khi hai hoặc nhiều điện trở có mặt trong một mạch, chúng có thể được kết nối nối tiếp hoặc song song . Phần còn lại của Bài học 4 sẽ được dành cho một nghiên cứu về hai loại kết nối này và ảnh hưởng của chúng đến các đại lượng điện như dòng điện, điện trở và điện thế. Phần tiếp theo của Bài 4 sẽ giới thiệu sự khác biệt giữa các kết nối nối tiếp và song song.

 

 Kiểm tra việc hiểu của bạn

1. Sử dụng các ký hiệu mạch để xây dựng sơ đồ cho các mạch sau:

a. Một ô duy nhất, bóng đèn và công tắc được đặt cùng nhau trong một mạch sao cho công tắc có thể được mở và đóng để bật bóng đèn.

b. Một gói gồm ba tế bào D được đặt trong một mạch để cấp nguồn cho bóng đèn pin.

 

 

2. Sử dụng khái niệm dòng điện thông thường để vẽ một đường không bị đứt trên sơ đồ nguyên lý ở bên phải chỉ ra hướng của dòng điện thông thường. Đặt một đầu mũi tên trên dòng không bị phá vỡ của bạn.