Định lý chồng chất

Nếu có nhiều nguồn điện hoạt động đồng thời trong một mạch điện, thì dòng điện qua bất kỳ nhánh nào của mạch là tổng của các dòng điện sẽ chảy qua nhánh đó cho mỗi nguồn khi giữ tất cả các nguồn khác không hoạt động.

Hãy hiểu rõ câu trên.

Ở đây, có hai pin 1.5 Volt trong mạch. Trong điều kiện này, dòng điện qua điện trở 1 ohm là 1.2 ampe.
Công tơ đo dòng điện chỉ giá trị này như hình trên.

Bây giờ, chúng ta thay thế pin bên trái bằng một mạch ngắn như được hiển thị. Trong trường hợp này, dòng điện chảy qua điện trở 1 ohm là 0.6 ampe. Công tơ đo dòng điện chỉ giá trị này như hình trên.

Bây giờ, chúng ta thay thế pin bên phải bằng một mạch ngắn như được hiển thị. Trong trường hợp này, dòng điện chảy qua điện trở 1 ohm cũng là 0.6 ampe. Công tơ đo dòng điện chỉ giá trị này như hình trên.
1.2 = 0.6 + 0.6
Vì vậy, chúng ta có thể nói, nếu chúng ta kết nối một nhánh của một mạch điện với nhiều nguồn điện áp và dòng điện, tổng dòng điện chảy qua nhánh này là tổng của tất cả các dòng điện riêng lẻ, do mỗi nguồn điện áp hoặc dòng điện cung cấp. Khái niệm đơn giản này được biểu diễn toán học dưới dạng Định lý Superposition.

Thay vì có hai nguồn như đã hiển thị ở trên, có n số nguồn đang hoạt động trong mạch, do đó dòng điện I chảy qua một nhánh cụ thể của mạch.

Nếu ai đó thay thế tất cả các nguồn từ mạch bằng điện trở nội bộ ngoại trừ nguồn đầu tiên, hiện đang hoạt động độc lập trong mạch và tạo ra dòng điện I1 qua nhánh được đề cập, sau đó họ kết nối lại nguồn thứ hai và thay thế nguồn đầu tiên bằng điện trở nội bộ.

Bây giờ, dòng điện qua nhánh được đề cập cho nguồn thứ hai này có thể được giả định là I2.

Tương tự, nếu họ kết nối lại nguồn thứ ba và thay thế nguồn thứ hai bằng điện trở nội bộ. Bây giờ, dòng điện qua nhánh được đề cập cho nguồn thứ ba, độc lập, được giả định là I3.

Tương tự, khi nguồn thứ nth hoạt động độc lập trong mạch và tất cả các nguồn khác được thay thế bằng điện trở nội bộ, thì dòng điện In chảy qua nhánh được đề cập của mạch.

Theo Định lý Superposition, dòng điện qua nhánh khi tất cả các nguồn đang hoạt động đồng thời trên mạch, không gì khác hơn là tổng của các dòng điện riêng lẻ do các nguồn riêng lẻ tác động lên mạch.

Các nguồn điện có thể là hai loại chính, một là nguồn điện áp và loại kia là nguồn dòng điện. Khi chúng ta loại bỏ nguồn điện áp khỏi mạch, điện áp mà nguồn này cung cấp cho mạch trở thành không. Vì vậy, để có điện thế không chênh lệch điện thế giữa các điểm mà nguồn điện áp đã được kết nối, hai điểm này phải được đấu mạch ngắn bằng đường dẫn có điện trở bằng không. Để chính xác hơn, người ta có thể thay thế nguồn điện áp bằng điện trở nội bộ. Bây giờ, nếu chúng ta loại bỏ nguồn dòng điện khỏi mạch, dòng điện mà nguồn này cung cấp sẽ trở thành không. Dòng điện bằng không nghĩa là mạch mở. Vì vậy, khi chúng ta loại bỏ nguồn dòng điện khỏi mạch, chúng ta chỉ cần ngắt kết nối nguồn khỏi các đầu cuối mạch và giữ cả hai đầu cuối mở mạch. Do điện trở nội bộ lý tưởng của nguồn dòng điện rất lớn, việc loại bỏ nguồn dòng điện khỏi mạch có thể được thay thế bằng cách thay thế nguồn dòng điện bằng điện trở nội bộ. Vì vậy, theo Định lý Superposition, các nguồn điện áp được thay thế bằng mạch ngắn và các nguồn dòng điện được thay thế bằng mạch mở.

Định lý này chỉ áp dụng cho mạch tuyến tính, tức là mạch bao gồm các điện trở trong đó Định luật Ohm là hợp lệ. Trong các mạch có các điện trở phi tuyến như van nhiệt điện tử, chỉnh lưu kim loại, định lý này sẽ không áp dụng. Định lý này phức tạp hơn nhiều so với nhiều định lý mạch khác. Nhưng lợi ích chính của phương pháp này là nó tránh giải các phương trình đồng thời. Tuy nhiên, sau một chút thực hành với phương pháp này, các phương trình có thể được viết trực tiếp từ sơ đồ mạch ban đầu và công sức vẽ thêm sơ đồ có thể được tiết kiệm. Để hiểu rõ hơn về quy trình, chúng tôi đã cung cấp các bước khác nhau của Định lý Superposition như sau,

Bước – 1
Thay thế tất cả các nguồn ngoại trừ một nguồn bằng điện trở nội bộ.

Bước – 2
Xác định dòng điện trong các nhánh sử dụng Định luật Ohm đơn giản.

Bước – 3
Lặp lại quá trình sử dụng từng nguồn, lần lượt như nguồn duy nhất mỗi lần.

Bước – 4
Cộng tất cả các dòng điện trong một nhánh cụ thể do mỗi nguồn. Đây là giá trị dòng điện mong muốn tại nhánh đó khi tất cả các nguồn đang hoạt động đồng thời trên mạch.

Ví dụ về Định lý Superposition

Giả sử có hai nguồn điện áp V1 và V2 hoạt động đồng thời trên mạch.
Vì hai nguồn điện áp này, dòng điện I chảy qua điện trở R.

Bây giờ, thay thế V2 bằng mạch ngắn, giữ V1 ở vị trí của nó và đo dòng điện qua điện trở, R. Giả sử nó là I1.
Sau đó, thay thế V1 bằng mạch ngắn, kết nối lại V2 vào vị trí ban đầu của nó và đo dòng điện qua cùng một điện trở R và giả sử nó là I2.
Bây giờ, nếu chúng ta cộng hai dòng điện này, I1 và I2, chúng ta sẽ nhận được dòng điện bằng dòng điện đang chảy qua R, khi cả hai nguồn điện áp V1 và V2 đang hoạt động đồng thời. Đó là I1 + I2 = I.

Nguồn: Electrical4u.

Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.