sử dụng matlab để giải một số bài toán mạch điện một pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

KHOA SƯ PHẠM

BỘ MÔN VẬT LÝ

TRẦN NGỌC TIỀN

LỚP DH5L

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÀNH VẬT LÝ

SỬ DỤNG MATLAB ĐỂ GIẢI MỘT SỐ

BÀI TOÁN MẠCH ĐIỆN MỘT PHA

Cán bộ hướng dẫn: ThS. HUỲNH ANH TUẤN

Long Xuyên, tháng 5 năm 2008

# "

Qua bốn năm học tập và rèn luyện tại trường, được sự chỉ dạy

tận tình của quý thầy cô trường Đại học An Giang. Nhân dịp

này em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến quý

thầy cô.

Lời đầu tiên em xin cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban

Chủ Nhiệm Khoa Sư Phạm đã hết lòng quan tâm giúp đỡ cũng

như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập và thực hiện

khóa luận tốt nghiệp.

Em cũng xin được nói lời cảm ơn sâu sắc với các thầy cô trong

Bộ Môn Lý đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức

chuyên môn cũng như những kinh nghiệm quý báu về nghiệp

vụ. Đó là những hành trang quý giá cho em sau này.

Tiếp theo em xin được nói lời cảm ơn chân thành với thầy

Huỳnh Anh Tuấn là giáo viên hướng dẫn cho em thực hiện

khóa luận tốt nghiệp. Trong suốt thời gian làm khóa luận thầy

đã hết lòng hướng dẫn, chỉ dạy để em hoàn thành khóa luận

một cách tốt nhất.

Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả quý thầy cô của trường Đại

Học An Giang. Xin chân thành cảm ơn !

Mục Lục

Trang

PHẦN MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài................................................................................................. 2

2. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................... 2

3. Mục đích-Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................... 2

4. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................. 2

5. Giả thuyết khoa học ............................................................................................ 3

6. Đóng góp của đề tài............................................................................................. 3

7. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 3

8. Cấu trúc của khóa luận........................................................................................ 3

PHẦN NỘI DUNG ...................................................................................................... 5

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................ 6

I. Lý thuyết chung ................................................................................................. 6

1. Mạch điện, cấu trúc của mạch điện................................................................. 6

1.1. Mạch điện................................................................................................. 6

1.2. Cấu trúc của mạch điện ............................................................................ 6

2. Các đại lượng đặc trưng của mạch điện .......................................................... 6

2.1. Dòng điện................................................................................................. 6

2.2. Điện áp ..................................................................................................... 6

2.3. Công suất.................................................................................................. 7

3. Các loại phần tử mạch..................................................................................... 7

3.1. Nguồn điện áp .......................................................................................... 7

3.2. Nguồn dòng điện ...................................................................................... 7

3.3. Điện trở R................................................................................................. 7

3.4. Điện cảm L............................................................................................... 8

3.5. Điện dung C ............................................................................................. 8

4. Hai định luật Kirchhoff ................................................................................... 8

4.1. Định luật Kirchhoff 1............................................................................... 9

4.2. Định luật Kirchhoff 2............................................................................... 9

II. Giới thiệu sơ lược các phương pháp giải mạch điện..................................... 9

1. Phương pháp vectơ.......................................................................................... 9

2. Phương pháp số phức.................................................................................... 11

2.1. Phương pháp biến đổi tương đương....................................................... 13

2.1.1. Ghép tổng trở nối tiếp. Công thức chia áp ...................................... 13

2.1.2.Ghép tổng trở song song. Công thức chia dòng............................... 14

2.2. Phương pháp dòng điện nhánh:.............................................................. 16

2.3. Phương pháp dòng điện vòng (dòng mắt lưới). ..................................... 18

2.4. Phương pháp điện áp 2 nút..................................................................... 20

III. Tìm hiểu về phần mềm Matlab ................................................................... 22

1. Giới thiệu về Matlab ..................................................................................... 22

1.1. Các phép toán đơn giản.......................................................................... 23

1.2. Không gian làm việc của Matlab. .......................................................... 23

1.3. Biến ........................................................................................................ 23

1.4. Câu giải thích (comment) và sự chấm câu. ............................................ 24

1.5. Số phức................................................................................................... 24

2. Một số vấn đề cơ bản trong việc tính toán của Matlab ................................. 24

2.1 Các hàm toán học thông thường ............................................................. 24

2.2 Toán tử quan hệ, toán tử logic................................................................. 25

2.3 Hàm quan hệ, hàm logic.......................................................................... 25

2.4 Vòng lập for, vòng lập while, cấu trúc if-else-end.................................. 26

2.5 Giải phương trình, hệ phương trình đại số - hàm solve .......................... 27

2.5.1 Giải phương trình ............................................................................. 27

2.5.2 Giải hệ phương trình ........................................................................ 27

2.6 Đồ thị trong mặt phẳng – hàm plot ......................................................... 27

3. Giao diện đồ họa đơn giản trong Matlab....................................................... 28

4. Các bước giải bài tập về mạch điện trong Matlab......................................... 29

Chương 2: MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN MỘT PHA THÔNG DỤNG ..................... 31

1. Mạch gồm hai nhánh R, L, C mắc song song. .................................................. 31

2. Mạch gồm hai nhánh R, L, C mắc song song và mắc nối tiếp với

một nhánh R, L, C............................................................................................. 32

3. Mạch hai nút-ba vòng........................................................................................ 33

4. Mạch bốn nút-bảy vòng. ................................................................................... 34

5. Mạch gồm nhiều nhánh mắc song song. ........................................................... 36

6. Mạch cầu ........................................................................................................... 37

Chương 3: SỬ DỤNG MATLAB ĐỂ HỖ TRỢ GIẢI

MẠCH ĐIỆN MỘT PHA .................................................................. 39

1. Mạch gồm hai nhánh R, L, C mắc song song. .................................................. 42

2. Mạch gồm hai nhánh R, L, C mắc song song và mắc nối tiếp với

một nhánh R, L, C............................................................................................. 47

3. Mạch hai nút-ba vòng........................................................................................ 48

4. Mạch bốn nút-bảy vòng. ................................................................................... 49

5. Mạch gồm nhiều nhánh mắc song song. ........................................................... 50

6. Mạch cầu. .......................................................................................................... 51

PHẦN KẾT LUẬN.................................................................................................... 53

1. Kết quả nghiên cứu ........................................................................................... 54

2. Đóng góp của đề tài........................................................................................... 54

3. Hạn chế của đề tài ............................................................................................. 54

4. Hướng phát triển tương lai................................................................................ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Trần Ngọc Tiền Trang 1