Ký hiệu mạch và sơ đồ mạch
Cho đến nay, phần 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 chênh lệch điện thế, dòng điện và điện trở. Ý nghĩa khái niệm của các thuật ngữ đã được giới thiệu và áp dụng cho các 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 vấn đề đã được mô hình hóa. Bài 4 sẽ tập trung vào các phương tiện mà hai hoặc nhiều thiết bị điện có thể được kết nối để tạo thành một mạch điện. Cuộc thảo luận của chúng ta sẽ tiến triển từ các mạch đơn giản đến các mạch phức tạp nhẹ. Các nguyên tắc cũ về hiệu 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.
Các 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 bằng các từ đơn thuần. Nói điều gì đó như “Một bóng đèn được kết nối với một tế bào D” là một lượng từ đủ để mô tả một mạch điện đơn giản. Trong nhiều trường hợp từ Bài 1 đến Bài 3, các từ đã được sử dụng để mô tả các mạch đơn giản.
Khi nghe (hoặc đọc) những từ đó, một người sẽ quen với việc nhanh chóng hình dung ra mạch trong tâm trí của họ. Nhưng một phương tiện khác để mô tả một mạch là chỉ cần vẽ nó. Những bản vẽ như vậy cung cấp một bức tranh tinh thần nhanh hơn về mạch điện thực tế. Hình vẽ mạch điện như hình dưới đây đã được sử dụng nhiều lần trong các bài từ 1 đến 3.
“Một đoạn mạch gồm một bóng đèn và một tế bào D 1,5 vôn.” |  |
được biểu thị bằng một tập hợp các đường thẳng song song dài và ngắn. Trong cả hai trường hợp, đường dài đại diện cho cực dương của nguồn năng lượng và đường ngắn đại diện cho cực âm. Một đoạn thẳng được sử dụng để biểu diễn một dây nối giữa hai thành phần bất kỳ của mạch.Một thiết bị điện cung cấp khả năng chống lại dòng điện tích thường được gọi là điện trở và được biểu thị bằng một đường ngoằn ngoèo. Một công tắc mở thường được biểu thị bằng cách cung cấp ngắt trên một đường thẳng bằng cách nângmột phần của đường hướng lên theo đường chéo.
Các ký hiệu mạch này sẽ thường xuyên được sử dụng 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 những ký hiệu này hoặc thường xuyên tham khảo danh sách ngắn này cho đến khi bạn quen với việc sử dụng chúng.
Để minh họa cho việc sử dụng các ký hiệu điện trong sơ đồ, hãy xem xét hai ví dụ sau.
Ví dụ 1:
Mô tả bằng từ ngữ: Ba tế bào D được đặt trong một bộ pin để cung cấp năng lượng cho một đoạn mạch có ba bóng đèn.
Sử dụng mô tả bằng lời nói, người ta có thể có được hình ảnh tinh thần về mạch được mô tả. Mô tả bằng lời này sau đó có thể được thể hiện bằng hình vẽ ba ô và ba bóng đèn được nối bằng dây. 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 dài và ngắn song song đã được sử dụng để đại diện cho bộ pin với ba ô D của nó. Và lưu ý rằng mỗi bóng đèn được biểu thị bằng ký hiệu điện trở riêng của nó. Người ta đã sử dụng các đường thẳng để nối hai cực của pin với điện trở và điện trở với nhau.
Các đoạn mạch trên đã cho rằng ba bóng đèn được mắc nối tiếp sao cho điện tích chạy qua mạch sẽ đi qua từng bóng một trong ba bóng đèn nối tiếp nhau. Đường đi của điện tích thử nghiệm dương rời khỏi cực dương của pin và đi qua mạch bên ngoài sẽ liên quan đến một đường đi qua mỗi một trong ba bóng đèn được kết nối trước khi quay trở lại cực âm của pin. Nhưng đây có phải là cách duy nhất mà ba bóng đèn có thể được kết nối? Chúng phải được kết nối theo kiểu liên tiếp như hình trên? Tuyệt đối không! Trên thực tế, ví dụ 2 dưới đây chứa cùng một mô tả bằng lời với hình vẽ và các sơ đồ được vẽ khác nhau.
Ví dụ 2:
Mô tả bằng từ ngữ: Ba tế bào D được đặt trong một bộ pin để cung cấp năng lượng cho một đoạn mạch có ba bóng đèn.
Sử dụng mô tả bằng lời nói, người ta có thể có được hình ảnh 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 mà các dây dẫn phân nhánh khỏi nhau. Vị trí phân nhánh được gọi là một nút . Mỗi bóng đèn được đặt trong một nhánh riêng biệt của nó. Các dây nhánh này cuối cùng kết nối với nhau để tạo thành nút thứ hai. Một dây duy nhất 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 mạch điện. Khi có hai hoặc nhiều điện trở trong một mạch, chúng có thể được mắc nối tiếp hoặc song song . Phần còn lại của Bài 4 sẽ được dành để nghiên cứu về hai loại kết nối này và ảnh hưởng của chúng đến các đại lượng điện như dòng điện, điện trở và thế điện. Phần tiếp theo của Bài 4 sẽ giới thiệu sự phân biệt giữa kết nối nối tiếp và kết nối song song.
