Trong vật lý, một mạch điện đại diện cho một con đường cho dòng điện chạy qua. Sự hiểu biết cơ bản về mạch điện là rất quan trọng để nắm bắt cách thức hoạt động của các thiết bị điện tử khác nhau. Bài học này sẽ giới thiệu cho bạn những kiến thức cơ bản về mạch điện, bao gồm các thành phần và cách thức hoạt động của chúng.
Mạch điện là một vòng kín làm bằng vật liệu dẫn điện mà dòng điện có thể chạy qua. Mục đích của mạch điện là truyền năng lượng điện từ điểm này sang điểm khác. Để mạch hoạt động, nó phải có nguồn năng lượng điện (như pin), dây dẫn (như dây điện) và tải (thiết bị điện như bóng đèn hoặc động cơ) tiêu thụ năng lượng điện.
Có hai loại mạch chính:
Một số nguyên tắc chính giúp chúng ta hiểu cách thức hoạt động của mạch điện:
Mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở được xác định bởi Định luật Ohm , được biểu thị bằng: \( V = I \times R \)
Một mạch điện đơn giản có thể được chế tạo bằng cách sử dụng pin, bóng đèn nhỏ (làm tải) và một số dây dẫn. Nối một đầu dây với cực dương của pin và đầu còn lại với bóng đèn. Sau đó, nối một dây khác từ cực thứ hai của bóng đèn trở lại cực âm của pin. Nếu mọi thứ được kết nối chính xác, mạch điện sẽ hoàn chỉnh và bóng đèn sẽ sáng lên, cho biết dòng điện đang chạy.
Sơ đồ mạch là sơ đồ biểu diễn các mạch, sử dụng các ký hiệu để biểu diễn các thành phần khác nhau. Những sơ đồ này cung cấp một cách đơn giản để hình dung cách kết nối một mạch điện. Dưới đây là một số ký hiệu phổ biến được sử dụng trong sơ đồ mạch:
Bằng cách học các ký hiệu này, bạn có thể đọc và hiểu sơ đồ mạch, giúp việc xây dựng hoặc phân tích mạch trở nên dễ dàng hơn.
Trong mạch nối tiếp , các thành phần được mắc nối tiếp nhau. Ví dụ: nếu bạn mắc nối tiếp hai bóng đèn với pin thì có cùng một dòng điện chạy qua cả hai bóng đèn. Nếu một bóng đèn bị cháy thì bóng kia cũng sẽ tắt vì mạch điện bị đứt.
Trong mạch song song , các thành phần được nối thành các nhánh song song. Nếu bạn kết nối hai bóng đèn song song với một cục pin thì mỗi bóng đèn sẽ có đường dẫn trực tiếp riêng đến pin. Điều này có nghĩa là họ có thể hoạt động độc lập. Nếu một bóng đèn bị cháy thì bóng kia vẫn sáng vì mạch điện vẫn còn đầy đủ cho đường dẫn đó.
Điện áp do nguồn cung cấp và điện trở trong mạch phối hợp với nhau để xác định dòng điện. Bằng cách thay đổi điện áp hoặc điện trở, bạn có thể điều khiển dòng điện. Ví dụ, tăng điện áp sẽ tăng dòng điện nếu điện trở không đổi. Ngược lại, tăng điện trở sẽ giảm dòng điện nếu điện áp không đổi.
Để đo điện áp, dòng điện và điện trở trong mạch, chúng tôi sử dụng các thiết bị được gọi là đồng hồ vạn năng . Một vạn năng có thể được thiết lập để đo các thuộc tính khác nhau:
Hiểu về mạch điện là nền tảng trong vật lý và cần thiết cho bất kỳ ai quan tâm đến điện tử và kỹ thuật điện. Bằng cách nắm vững các kiến thức cơ bản về mạch, bao gồm các thành phần, loại mạch và cách chúng hoạt động, bạn đang trên đường khám phá các hệ thống và cải tiến điện tử phức tạp hơn. Hãy nhớ rằng việc thực hành xây dựng và phân tích mạch sẽ nâng cao khả năng hiểu và phát triển kỹ năng trong lĩnh vực vật lý hấp dẫn này.
