Mạch điện một chiều

Khái niệm tổng quát về mạch điện

Mạch điện được định nghĩa một cách đơn giản đó là sự hình thành môi trường dẫn điện (hay còn gọi là môi trường phóng thích điện lượng) của nguồn điện hoặc có thể giúp nguồn điện tích trữ điện lượng nhờ các phần tử có các tính chất tương tự như trên.

Môi trường để phóng thích điện lượng hay còn gọi là tiêu thụ điện lượng của nguồn chính là các chất dẫn điện, điện trở, các linh kiện điện và điện tử nói chung... hoặc các phần tử có tính chất tích trữ điện lượng như tụ điện được ghép vào nguồn điện sẽ trở thành các phần tử của mạch điện.

Nói như vậy, mạch điện được tạo bởi không chỉ các phần tử ở bên ngoài nguồn điện (sẽ được gọi là mạch ngoài) mà còn được xác định bởi cả các cấu trúc nội bộ bên trong của nguồn điện (sẽ được gọi là mạch trong).

·        Khái niệm về mạch ngoài

Mạch ngoài được tạo bởi các phần tử ở bên ngoài của nguồn điện và được gọi chung là tải của nguồn điện. Hình bên minh hoạ cho ta thấy mạch ngoài chỉ có một điện trở R₁ duy nhất và các dây nối từ điện trở đến các cực của nguồn điện.

Trên thực tế, mạch ngoài được tạo bởi tất các phần tử bất kỳ có thể có tồn tại bên ngoài cấu trúc của nguồn điện và được ghép với nguồn điện thông qua các chất dẫn điện được gọi là dây dẫn điện. Các phần tử này chính là các linh kiện điện và điện tử nói chung.

·        Khái niệm về mạch trong

Mạch trong của nguồn điện chính là các cấu trúc bên trong của nguồn điện và được là nội trở hoặc là nội kháng của nguồn điện.

Mạch trong của nguồn điện sẽ phối hợp với mạch ngoài để tạo nê sự khép kín của dòng điện giúp cho dòng điện có thể tuần hoàn liên tục trong mạch điện cho đến khi toàn bộ điện lượng trong nguồn bị phóng thích hoàn toàn (đối với các nguồn pin hoặc ac – qui hoặc điện lượng được tích trữ trong tụ điện....) hoặc cho đến khi năng lượng kích hoạt  bên ngoài bị kết thúc (đối với các máy phát điện một chiều)...

·        Khái niệm về mạch kín

Mạch ngoài và mạch trong sẽ liên kết với nhau để tạo nên sự khép kín của dòng điện và được gọi là mạch kín, khi mạch điện được khép kín thì dòng điện mới có thể chạy qua trong mạch. Nói như vậy, ta có thể suy ra rằng, nếu thiếu một trong hai mạch nói trên thì ta có thể nói rằng mạch điện đó là một mạch không kín.

Nếu mạch điện không kín thì sẽ không thể có dòng điện qua mạch hoặc nếu có thì dòng điện đó không thể tồn tại bền vững mà chỉ có thể tồn tại trong một thời gian rất ngắn được gọi là xung áp hay còn gọi là xung điện.

·        Chiều của dòng điện

Bằng cơ sở lý luận trên phương diện lý thuyết, ta hoàn toàn có thể suy luận ra rằng, chiều của dòng điện chạy trong mạch kín bao gồm mạch ngoài và mạch trong sẽ có sự khác nhau:

Đối với mạch trong thì chiều của dòng điện lại đi theo chiều ngược lại tức là sẽ đi từ cực dương sang cực âm (theo đúng bản chất cuả dòng điện, còn Vật lý cổ điển chưa quan tâm đến khái niệm mạch trong).

Hình trên đây minh hoạ cho ta thấy dòng điện trong mạch luôn chạy theo đúng một vòng tròn khép kín. Vì thế, nếu qui ước là dòng điện chạy từ dương sang âm ở mạch ngoài thì ở mạch trong dòng điện phải chạy ngược từ âm sang dương.

Trong thực tế, để lý giải rõ ràng và cụ thể hơn về bản chất của của dòng điện chạy trong mạch kín còn phải căn cứ vào bản chất của nguồn điện là pin hay ac – qui hay máy phát điện một chiều.

Mỗi một bản chất tạo ra dòng điện khác nhau của nguồn điện sẽ có một cơ chế tác động của dòng điện chạy qua mạch trong khác nhau. Nhưng đối với mạch ngoài thì bản chất cũng như qui ước của dòng điện và chiều của dòng điện đối với mọi loại nguồn điện và với mọi phần tử tạo nên mạch ngoài đều như nhau.

Trên cơ sở đó, tổng các cường độ dòng điện trên mạch ngoài đúng bằng tổng các cường độ dòng điện chạy qua mạch trong của nguồn.