Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Electric Circuits · ⁨Mạch Điện⁩

AP Physics 2 · ⁨AP Vật lý 2⁩ · Topic 11 · ⁨Chủ đề 11⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
7:45

Mạch Điện

Bạn bật công tắc, và ánh sáng bật lên ngay lập tức. Vậy electron phải đang lao chạy dọc theo dây dẫn. Chúng không phải vậy. Bên trong đồng, electron bò chậm chạp — ít hơn một…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

11.1

Electric Current · ⁨Dòng Điện⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.1.A: Describe the movement of electric charges through a medium.

  • 11.1.A.1 Current is the rate at which charge passes through a cross-sectional area of a wire.
    • Equation: $I = \dfrac{\Delta q}{\Delta t}$
    • 11.1.A.1.i Electric charge moves in a circuit in response to an electric potential difference, sometimes referred to as electromotive force, or $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
    • 11.1.A.1.ii If the current is zero in a section of wire, the net motion of charge carriers in the wire is also zero, although individual charge carriers will not have zero speed.
  • 11.1.A.2 Although current is not a vector quantity, it does have a direction. The direction of current is associated with what the motion of positive charge would be but not with any coordinate system in space.
    • 11.1.A.2.i The direction of conventional current is chosen to be the direction in which positive charge would move.
    • 11.1.A.2.ii In common circuits, current is actually due to the movement of electrons (negative charge carriers).
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.1.A: Mô tả sự di chuyển của các điện tích qua môi trường.

  • 11.1.A.1 Cường độ dòng điện là tốc độ điện tích đi qua tiết diện ngang của dây dẫn.
    • Phương trình: $I = \dfrac{\Delta q}{\Delta t}$
    • 11.1.A.1.i Điện tích di chuyển trong mạch do sự chênh lệch điện thế, đôi khi còn gọi là suất điện động, hoặc $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
    • 11.1.A.1.ii Nếu cường độ dòng điện bằng không tại một đoạn dây, chuyển động tổng hợp của các hạt tải điện trong dây cũng bằng không, mặc dù vận tốc của từng hạt tải điện riêng lẻ sẽ không bằng không.
  • 11.1.A.2 Mặc dù cường độ dòng điện không phải là đại lượng vectơ, nhưng nó vẫn có hướng. Hướng của dòng điện tương ứng với hướng mà dòng điện dương sẽ di chuyển, chứ không liên quan đến hệ tọa độ nào trong không gian.
    • 11.1.A.2.i Hướng của dòng điện quy ước được chọn là hướng mà dòng điện dương sẽ di chuyển.
    • 11.1.A.2.ii Trong các mạch thông thường, dòng điện thực chất là do sự di chuyển của electron (các hạt tải điện âm).

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Electric current 电流 is the rate at which charge flows past a point, measured in amperes 安培 (A):

$$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}.$$
By convention, current points the way positive charge would move (opposite to the electrons in a wire). A steady current needs a complete loop and an energy source (a battery's electromotive force, or emf).

Tiếng Việt
Máy示波器: hành vi mạch qua thời gian được đo bằng điện áp theo thời gian
Máy ghi oscilloscope: hành vi của mạch theo thời gian được đo dưới dạng điện áp theo thời gian

Dòng điện là tốc độ dòng chảy của điện tích qua một điểm, đo bằng ampe (A):

$$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}.$$
Theo quy ước, chiều dòng điện chỉ về phía mà điện tích dương sẽ di chuyển (ngược với electron trong dây dẫn). Dòng điện ổn định cần một vòng khép kín và nguồn năng lượng (lực điện động của pin, hay emf).

Các hạt tải điện trôi chậm trong vật dẫn để tạo ra dòng điện
Các hạt mang điện trôi chậm trong vật dẫn để tạo ra dòng điện
11.2

Simple Circuits · ⁨Mạch Điện Đơn Giản⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.2.A: Describe the behavior of a circuit.

  • 11.2.A.1 A circuit is composed of electrical loops, which may include circuit elements such as wires, batteries, resistors, lightbulbs, capacitors, switches, ammeters, and voltmeters.
  • 11.2.A.2 A closed electrical loop is a closed path through which charges may flow.
    • 11.2.A.2.i A closed circuit is one in which charges would be able to flow.
    • 11.2.A.2.ii An open circuit is one in which charges would not be able to flow.
    • 11.2.A.2.iii A short circuit is one in which charges would be able to flow with no change in potential difference.
  • 11.2.A.3 A single circuit element may be part of multiple electrical loops.
  • 11.2.A.4 Circuit schematics are representations used to describe and analyze electric circuits.
    • 11.2.A.4.i The properties of an electric circuit are dependent on the physical arrangement of its constituent elements.
    • 11.2.A.4.ii Circuit elements have common symbols that are used to create schematic diagrams. Variable elements are indicated by a diagonal strikethrough arrow across the standard symbol for that element. (Standard symbols: Battery, Bulb, Switch, Capacitor, Resistor, Ammeter, Voltmeter.)

Boundary statement: Unless otherwise specified, all circuit schematic diagrams will be drawn using conventional current.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.2.A: Mô tả hành vi của một mạch điện.

  • 11.2.A.1 Một mạch điện bao gồm các vòng điện, có thể chứa các linh kiện mạch như dây dẫn, pin, điện trở, bóng đèn, tụ điện, công tắc, ampe kế và vôn kế.
  • 11.2.A.2 Một vòng điện kín là đường khép kín mà qua đó các điện tích có thể di chuyển.
    • 11.2.A.2.i Mạch kín là mạch mà trong đó các điện tích có thể di chuyển.
    • 11.2.A.2.ii Mạch hở là mạch mà trong đó các điện tích sẽ không thể di chuyển.
    • 11.2.A.2.iii Mạch ngắn là mạch mà trong đó các điện tích có thể di chuyển mà không có sự thay đổi hiệu điện thế.
  • 11.2.A.3 Một linh kiện mạch đơn lẻ có thể là một phần của nhiều vòng điện khác nhau.
  • 11.2.A.4 Sơ đồ mạch điện là các biểu diễn dùng để mô tả và phân tích mạch điện.
    • 11.2.A.4.i Các đặc tính của mạch điện phụ thuộc vào cách sắp xếp vật lý của các linh kiện cấu thành nên nó.
    • 11.2.A.4.ii Các linh kiện mạch có các ký hiệu chuẩn được sử dụng để vẽ sơ đồ mạch. Các linh kiện biến thiên được chỉ thị bằng mũi tên chéo cắt ngang qua ký hiệu tiêu chuẩn của linh kiện đó. (Ký hiệu tiêu chuẩn: Pin, Bóng đèn, Công tắc, Tụ điện, Điện trở, Ampe kế, Vôn kế.)

Câu phát biểu biên: Trừ khi có quy định khác, tất cả các sơ đồ mạch điện đều được vẽ theo chiều dòng điện quy ước.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

A circuit is a closed loop of conductors, a source (battery), and components. In a series 串联 path the same current flows through each element; in a parallel 并联 path the same voltage is across each branch. A circuit diagram uses standard symbols; reading it correctly is the first step of any circuit problem.

Tiếng Việt

Một mạch điện là một vòng khép kín gồm các vật dẫn, nguồn (pin), và linh kiện. Trong đường nối nối tiếp, cùng một dòng điện chạy qua từng phần tử; trong đường nối song song, cùng một điện áp đặt lên từng nhánh. Sơ đồ mạch điện sử dụng các ký hiệu tiêu chuẩn; đọc hiểu đúng sơ đồ là bước đầu tiên của mọi bài toán mạch điện.

Các linh kiện có thể được mắc nối tiếp hoặc mắc song song
Các linh kiện có thể được nối nối tiếp hoặc song song
Một mạch điện tử được xây dựng trên bảng thử nghiệm
Mạch điện thực tế: các linh kiện được cắm vào breadboard và nối với nhau bằng dây dẫn để dòng điện có đường đi khép kín
Explore · ⁨Khám phá⁩

Build series and parallel circuits · ⁨Xây dựng mạch nối tiếp và song song⁩

In series the same current flows through every bulb and voltage divides; in parallel each branch gets the full voltage. Switch mode to see the bulbs' brightness change. · ⁨Trong nối tiếp, cùng một dòng điện chạy qua mỗi bóng đèn và hiệu điện thế chia sẻ; trong nối song, mỗi nhánh nhận đủ hiệu điện thế. Chuyển chế độ để xem độ sáng của bóng đèn thay đổi.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Electric current/ɪˈlektrɪk ˈkʌrənt/ Dòng điện
amperes/ˈæmpeəz/ ampe
series/ˈsɪəriːz/ nối tiếp
parallel/ˈpærəlel/ song song
Resistance/rɪˈzɪstəns/ Kháng cự
Ohm's law/əʊmz lɔː/ Định luật Ohm
resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ điện trở suất
Electric power/ɪˈlektrɪk ˈpaʊə/ Công suất điện
light bulb/laɪt bʌlb/ Bóng đèn
brightness/ˈbraɪtnəs/ độ sáng
equivalent resistance/ɪˈkwɪvələnt rɪˈzɪstəns/ điện trở tương đương
11.3

Resistance, Resistivity, and Ohm's Law · ⁨Điện Trở, Điện Trở Suất, và Định Luật Ohm⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.3.A: Describe the resistance of an object using physical properties of that object.

  • 11.3.A.1 Resistance is a measure of the degree to which an object opposes the movement of electric charge.
  • 11.3.A.2 The resistance of a resistor with uniform geometry is proportional to its resistivity and length and is inversely proportional to its cross-sectional area.
    • Equation: $R = \dfrac{\rho \ell}{A}$
    • 11.3.A.2.i Resistivity is a fundamental property of a material that depends on its atomic and molecular structure and quantifies how strongly the material opposes the motion of electric charge.
    • 11.3.A.2.ii The resistivity of a conductor typically increases with temperature.

Learning Objective 11.3.B: Describe the electrical characteristics of elements of a circuit.

  • 11.3.B.1 Ohm's law relates current, resistance, and potential difference across a conductive element of a circuit.
    • Equation: $I = \dfrac{\Delta V}{R}$
    • 11.3.B.1.i Materials that obey Ohm's law have constant resistance for all currents and are called ohmic materials.
    • 11.3.B.1.ii The resistivity of an ohmic material is constant regardless of temperature.
    • 11.3.B.1.iii Resistors can also convert electrical energy to thermal energy, which may change the temperature of both the resistor and the resistor's environment.
    • 11.3.B.1.iv The resistance of an ohmic circuit element can be determined from the slope of a graph of the current in the element as a function of the potential difference across the element.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.3.A: Mô tả điện trở của một vật dựa trên các đặc tính vật lý của vật đó.

  • 11.3.A.1 Điện trở là thước đo mức độ mà một vật cản trở sự di chuyển của điện tích.
  • 11.3.A.2 Điện trở của một điện trở có hình dạng đồng nhất tỷ lệ thuận với điện trở suất và chiều dài của nó, và tỷ lệ nghịch với tiết diện ngang của nó.
    • Phương trình: $R = \dfrac{\rho \ell}{A}$
    • 11.3.A.2.i Điện trở suất là một đặc tính cơ bản của vật liệu phụ thuộc vào cấu trúc nguyên tử và phân tử của nó, và định lượng mức độ vật liệu cản trở sự di chuyển của điện tích.
    • 11.3.A.2.ii Điện trở suất của vật dẫn thường tăng lên khi nhiệt độ tăng.

Mục tiêu học tập 11.3.B: Mô tả các đặc tính điện của các linh kiện trong mạch.

  • 11.3.B.1 Định luật Ohm liên hệ giữa cường độ dòng điện, điện trở và hiệu điện thế trên một linh kiện dẫn điện của mạch.
    • Phương trình: $I = \dfrac{\Delta V}{R}$
    • 11.3.B.1.i Các vật liệu tuân theo định luật Ohm có điện trở không đổi đối với mọi cường độ dòng điện và được gọi là vật liệu ohmic.
    • 11.3.B.1.ii Điện trở suất của vật liệu ohmic không đổi bất kể nhiệt độ.
    • 11.3.B.1.iii Điện trở cũng có thể chuyển hóa năng lượng điện thành nhiệt năng, điều này có thể làm thay đổi nhiệt độ của cả điện trở và môi trường xung quanh nó.
    • 11.3.B.1.iv Điện trở của một linh kiện mạch ohmic có thể được xác định từ độ dốc của đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện trong linh kiện theo hiệu điện thế đặt lên linh kiện đó.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Resistance 电阻 $R$ opposes current, measured in ohms. Ohm's law 欧姆定律 links the three key quantities:

$$V=IR.$$
A component's resistance depends on the material's resistivity 电阻率 $\rho$, its length, and its cross-sectional area: $R=\dfrac{\rho L}{A}$ – longer and thinner means more resistance.

Worked example. A $2.0\ \text{A}$ current flows through a $6.0\ \Omega$ resistor. The voltage across it is $V=IR=2.0\times6.0=12\ \text{V}$.

Tiếng Việt

Điện trở $R$ cản trở dòng điện, đo bằng ohm. Định luật Ohm liên hệ ba đại lượng quan trọng này:

$$V=IR.$$
Điện trở của một linh kiện phụ thuộc vào điện trở suất $\rho$ của vật liệu, chiều dài, và diện tích tiết diện của nó: $R=\dfrac{\rho L}{A}$ – càng dài và càng mỏng thì điện trở càng lớn.

Đường đặc tuyến I-V của vật dẫn Ohm là đường thẳng đi qua gốc tọa độ
Đường đặc tuyến I-V của vật dẫn tuân theo định luật Ohm là đường thẳng đi qua gốc tọa độ

Ví dụ minh họa. Dòng điện $2.0\ \text{A}$ chạy qua điện trở $6.0\ \Omega$. Điện áp đặt lên nó là $V=IR=2.0\times6.0=12\ \text{V}$.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Apply Ohm's law · ⁨Áp dụng định luật Ohm⁩

Ohm's law $V=IR$: for a fixed resistance, current is proportional to voltage. Raise the resistance and the same voltage pushes less current. · ⁨Định luật Ohm $V=IR$: đối với điện trở không đổi, cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế. Tăng điện trở thì cùng một hiệu điện thế sẽ đẩy ít dòng điện hơn.⁩

11.4

Electric Power · ⁨Công Suất Điện⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.4.A: Describe the transfer of energy into, out of, or within an electric circuit, in terms of power.

  • 11.4.A.1 The rate at which energy is transferred, converted, or dissipated by a circuit element depends on the current in the element and the electric potential difference across it.
    • Equation: $P = I \Delta V$
    • Equation (derived): $P = I^2 R = \dfrac{(\Delta V)^2}{R}$
  • 11.4.A.2 The brightness of a bulb increases with power, so power can be used to qualitatively predict the brightness of bulbs in a circuit.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.4.A: Mô tả sự truyền tải năng lượng vào, ra hoặc bên trong một mạch điện dưới góc độ công suất.

  • 11.4.A.1 Tốc độ năng lượng được truyền tải, chuyển đổi hoặc tiêu tán bởi một linh kiện mạch phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong linh kiện và hiệu điện thế đặt lên linh kiện đó.
    • Phương trình: $P = I \Delta V$
    • Phương trình (suy ra): $P = I^2 R = \dfrac{(\Delta V)^2}{R}$
  • 11.4.A.2 Độ sáng của bóng đèn tăng lên cùng với công suất, vì vậy công suất có thể được sử dụng để dự đoán định tính độ sáng của các bóng đèn trong mạch.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Electric power 电功率 is the rate a component converts electrical energy (to heat, light, motion):

$$P=IV=I^2R=\frac{V^2}{R}.$$
Pick the form that uses the quantities you know. A resistor's power all becomes heat.

Worked example. The $6.0\ \Omega$ resistor above, carrying $2.0\ \text{A}$, dissipates $P=I^2R=2.0^2\times6.0=24\ \text{W}$ – equivalently $P=IV=2.0\times12=24\ \text{W}$.

A light bulb 灯泡 is just a resistor that glows, and its brightness 亮度 rises with the power it dissipates. So to rank bulbs, compare their power. In a series string every bulb carries the same current, so by $P=I^2R$ the bulb with the largest resistance is brightest; wired in parallel every bulb gets the full battery voltage, so by $P=V^2/R$ the bulb with the smallest resistance is brightest.

Tiếng Việt

Công suất điện là tốc độ mà một linh kiện chuyển hóa năng lượng điện (thành nhiệt, ánh sáng, chuyển động):

$$P=IV=I^2R=\frac{V^2}{R}.$$
Chọn dạng thức phù hợp với các đại lượng bạn đã biết. Công suất của điện trở hoàn toàn chuyển hóa thành nhiệt.

Ví dụ minh họa. Điện trở $6.0\ \Omega$ ở trên, mang dòng $2.0\ \text{A}$, tiêu tán $P=I^2R=2.0^2\times6.0=24\ \text{W}$ – tương đương với $P=IV=2.0\times12=24\ \text{W}$.

Một bóng đèn thực chất là một điện trở phát sáng, và độ sáng của nó tăng lên tùy theo công suất mà nó tiêu tán. Vì vậy, để xếp hạng các bóng đèn, hãy so sánh công suất của chúng. Trong chuỗi mắc nối tiếp, mỗi bóng đèn đều mang cùng một dòng điện, nên theo $P=I^2R$, bóng đèn có điện trở lớn nhất sẽ sáng nhất; được mắc song song, mỗi bóng đèn đều nhận đủ điện áp của pin, nên theo $P=V^2/R$, bóng đèn có điện trở nhỏ nhất sẽ sáng nhất.

Dây dẫn truyền tải điện áp cao: điện năng được truyền tải ở điện áp cao để dòng điện (và tổn hao I²R) giữ ở mức thấp
Đường dây tải điện cao thế: công suất điện được truyền tải ở điện áp cao để dòng điện (và hao phí I²R) giữ ở mức thấp
Explore · ⁨Khám phá⁩

Read an I-V characteristic · ⁨Đọc đồ thị đặc tuyến I-V⁩

Power is $P=IV$. A resistor's I-V line is straight, but a lamp curves as it heats and its resistance rises. The area under I-V relates to the energy delivered. · ⁨Công suất là $P=IV$. Đồ thị I-V của điện trở là đường thẳng, nhưng của bóng đèn bị cong khi nó nóng lên và điện trở tăng. Diện tích dưới đồ thị I-V liên quan đến năng lượng truyền tải.⁩

11.5

Compound DC Circuits · ⁨Mạch Điện DC Phức Hợp⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.5.A: Describe the equivalent resistance of multiple resistors connected in a circuit.

  • 11.5.A.1 Circuit elements may be connected in series and/or in parallel.
    • 11.5.A.1.i A series connection is one in which any charge passing through one circuit element must proceed through all elements in that connection and has no other path available. The current in each element in series must be the same.
    • 11.5.A.1.ii A parallel connection is one in which charges may flow through one of two or more paths. Across each path, the potential difference is the same.
  • 11.5.A.2 A collection of resistors in a circuit may be analyzed as though it were a single resistor with an equivalent resistance $R_{\text{eq}}$.
    • 11.5.A.2.i The equivalent resistance of a set of resistors in series is the sum of the individual resistances.
      • Equation: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
    • 11.5.A.2.ii The inverse of the equivalent resistance of a set of resistors connected in parallel is equal to the sum of the inverses of the individual resistances.
      • Equation: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
    • 11.5.A.2.iii When resistors are connected in parallel, the number of paths available to charges increases, and the equivalent resistance of the group of resistors decreases.

Learning Objective 11.5.B: Describe a circuit with resistive wires and a battery with internal resistance.

  • 11.5.B.1 Ideal batteries have negligible internal resistance. Ideal wires have negligible resistance.
    • 11.5.B.1.i The resistance of wires that are good conductors may normally be neglected, because their resistance is much smaller than that of other elements of a circuit.
    • 11.5.B.1.ii The resistance of wires may only be neglected if the circuit contains other elements that do have resistance.
    • 11.5.B.1.iii The potential difference a battery would supply if it were ideal is the potential difference measured across the terminals when there is no current in the battery and is sometimes referred to as its $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
  • 11.5.B.2 The internal resistance of a nonideal battery may be treated as the resistance of a resistor in series with an ideal battery and the remainder of the circuit.
  • 11.5.B.3 When there is current in a nonideal battery with internal resistance $r$, the potential difference across the terminals of the battery is reduced relative to the potential difference when there is no current in the battery.
    • Equation (derived): $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Learning Objective 11.5.C: Describe the measurement of current and potential difference in a circuit.

  • 11.5.C.1 Ammeters are used to measure current at a specific point in a circuit.
    • 11.5.C.1.i Ammeters must be connected in series with the element in which current is being measured.
    • 11.5.C.1.ii Ideal ammeters have zero resistance so that they do not affect the current in the element that they are in series with.
  • 11.5.C.2 Voltmeters are used to measure electric potential difference between two points in a circuit.
    • 11.5.C.2.i Voltmeters must be connected in parallel with the element across which potential difference is being measured.
    • 11.5.C.2.ii Ideal voltmeters have an infinite resistance so that no charge flows through them.
  • 11.5.C.3 Nonideal ammeters and voltmeters will change the properties of the circuit being measured.

Boundary statement: AP Physics 2 only expects students to qualitatively discuss how a nonideal ammeter or voltmeter will affect the results of measurements. Unless otherwise stated, all batteries, wires, and meters are assumed to be ideal.

Boundary statement: Circuits with batteries of different potential differences connected in parallel will not be assessed.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.5.A: Mô tả điện trở tương đương của nhiều điện trở mắc nối tiếp và/hoặc song song trong mạch.

  • 11.5.A.1 Các linh kiện mạch có thể được mắc nối tiếp và/hoặc song song.
    • 11.5.A.1.i Mắc nối tiếp là cách mắc mà mọi điện tích đi qua một linh kiện mạch nhất định bắt buộc phải đi qua tất cả các linh kiện trong cách mắc đó và không có đường đi nào khác. Cường độ dòng điện trong mỗi linh kiện mắc nối tiếp phải bằng nhau.
    • 11.5.A.1.ii Một mạch song song là mạch trong đó các điện tích có thể di chuyển theo một trong hai hoặc nhiều đường dẫn hơn. Trên mỗi đường dẫn, hiệu điện thế đều bằng nhau.
  • 11.5.A.2 Một tập hợp các điện trở trong mạch có thể được phân tích như thể nó là một điện trở đơn với điện trở tương đương $R_{\text{eq}}$.
    • 11.5.A.2.i Điện trở tương đương của một tập hợp các điện trở mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở riêng lẻ.
      • Phương trình: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
    • 11.5.A.2.ii nghịch đảo của điện trở tương đương của một tập hợp các điện trở mắc song song bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở riêng lẻ.
      • Phương trình: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
    • 11.5.A.2.iii Khi các điện trở được mắc song song, số lượng đường dẫn cho phép các điện tích đi qua tăng lên, và điện trở tương đương của nhóm điện trở giảm xuống.

Mục tiêu học tập 11.5.B: Mô tả một mạch gồm dây điện trở và pin có điện trở trong.

  • 11.5.B.1 Pin lý tưởng có điện trở trong không đáng kể. Dây dẫn lý tưởng có điện trở không đáng kể.
    • 11.5.B.1.i Điện trở của các dây dẫn dẫn điện tốt thường có thể bỏ qua, vì điện trở của chúng nhỏ hơn rất nhiều so với điện trở của các thành phần khác trong mạch.
    • 11.5.B.1.ii Điện trở của dây chỉ có thể bỏ qua nếu mạch chứa các thành phần khác có điện trở.
    • 11.5.B.1.iii Hiệu điện thế mà pin sẽ cung cấp nếu nó là lý tưởng chính là hiệu điện thế đo được giữa hai cực khi không có dòng điện chạy qua pin, và đôi khi được gọi là $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
  • 11.5.B.2 Điện trở trong của một pin không lý tưởng có thể được xem xét như điện trở của một điện trở mắc nối tiếp với pin lý tưởng và phần còn lại của mạch.
  • 11.5.B.3 Khi có dòng điện chạy trong một pin không lý tưởng có điện trở trong $r$, hiệu điện thế giữa hai cực của pin sẽ giảm so với hiệu điện thế khi không có dòng điện chạy qua pin.
    • Phương trình (suy ra): $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Mục tiêu học tập 11.5.C: Mô tả việc đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong một mạch.

  • 11.5.C.1 Ampe kế được dùng để đo cường độ dòng điện tại một điểm cụ thể trong mạch.
    • 11.5.C.1.i Ampe kế phải được mắc nối tiếp với thành phần đang đo dòng điện.
    • 11.5.C.1.ii Ampe kế lý tưởng có điện trở bằng không để không ảnh hưởng đến dòng điện trong thành phần mắc nối tiếp với nó.
  • 11.5.C.2 Vôn kế được dùng để đo hiệu điện thế giữa hai điểm trong mạch.
    • 11.5.C.2.i Vôn kế phải được mắc song song với thành phần mà hiệu điện thế đang được đo.
    • 11.5.C.2.ii Vôn kế lý tưởng có điện trở vô hạn để không có điện tích nào chảy qua nó.
  • 11.5.C.3 Ampe kế và vôn kế không lý tưởng sẽ làm thay đổi các đặc tính của mạch đang được đo.

Tuyên bố giới hạn: AP Physics 2 chỉ yêu cầu học sinh thảo luận định tính cách ampe kế hoặc vôn kế không lý tưởng sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo lường. Trừ khi có tuyên bố khác, tất cả các pin, dây dẫn và thiết bị đo đều được coi là lý tưởng.

Tuyên bố giới hạn: Các mạch có các pin có hiệu điện thế khác nhau mắc song song sẽ không được kiểm tra.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Combine resistors to find an equivalent resistance 等效电阻:

  • Series: $R_{\text{eq}}=R_1+R_2+\cdots$ (resistances add).
  • Parallel: $\dfrac{1}{R_{\text{eq}}}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\cdots$ (the total is less than the smallest).

Reduce the network step by step to find the total current from the battery, then work back to each element.

Worked example. A $12\ \text{V}$ battery drives a $4.0\ \Omega$ and a $12\ \Omega$ resistor in parallel. First combine them: $\dfrac{1}{R_{\text{eq}}}=\dfrac14+\dfrac{1}{12}=\dfrac{4}{12}\Rightarrow R_{\text{eq}}=3.0\ \Omega$. The total current from the battery is $I=\dfrac{V}{R_{\text{eq}}}=\dfrac{12}{3.0}=4.0\ \text{A}$, which splits so that the smaller resistor carries the larger share ($3.0\ \text{A}$ through the $4\ \Omega$, $1.0\ \text{A}$ through the $12\ \Omega$).

Tiếng Việt

Kết hợp các điện trở để tìm điện trở tương đương:

Các điện trở mắc nối tiếp được cộng lại thành một điện trở tương đương duy nhất
Các điện trở mắc nối tiếp được cộng lại thành một điện trở tương đương duy nhất
  • Nối tiếp: $R_{\text{eq}}=R_1+R_2+\cdots$ (các điện trở cộng lại).
  • Nối song song: $\dfrac{1}{R_{\text{eq}}}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\cdots$ (tổng điện trở nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất).

Rút gọn mạng lưới từng bước để tìm dòng điện tổng từ pin, sau đó tính ngược lại từng phần tử.

Ví dụ có lời giải. Một nguồn pin $12\ \text{V}$ cấp dòng cho hai điện trở $4.0\ \Omega$ và $12\ \Omega$ mắc nối song song. Đầu tiên gộp chúng: $\dfrac{1}{R_{\text{eq}}}=\dfrac14+\dfrac{1}{12}=\dfrac{4}{12}\Rightarrow R_{\text{eq}}=3.0\ \Omega$. Dòng điện tổng từ pin là $I=\dfrac{V}{R_{\text{eq}}}=\dfrac{12}{3.0}=4.0\ \text{A}$, phân chia sao cho điện trở nhỏ mang phần dòng lớn hơn ($3.0\ \text{A}$ đi qua $4\ \Omega$, $1.0\ \text{A}$ đi qua $12\ \Omega$).

11.5

Measuring Current and Voltage · ⁨Đo Dòng Điện và Điện Áp⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.5.A: Describe the equivalent resistance of multiple resistors connected in a circuit.

  • 11.5.A.1 Circuit elements may be connected in series and/or in parallel.
    • 11.5.A.1.i A series connection is one in which any charge passing through one circuit element must proceed through all elements in that connection and has no other path available. The current in each element in series must be the same.
    • 11.5.A.1.ii A parallel connection is one in which charges may flow through one of two or more paths. Across each path, the potential difference is the same.
  • 11.5.A.2 A collection of resistors in a circuit may be analyzed as though it were a single resistor with an equivalent resistance $R_{\text{eq}}$.
    • 11.5.A.2.i The equivalent resistance of a set of resistors in series is the sum of the individual resistances.
      • Equation: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
    • 11.5.A.2.ii The inverse of the equivalent resistance of a set of resistors connected in parallel is equal to the sum of the inverses of the individual resistances.
      • Equation: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
    • 11.5.A.2.iii When resistors are connected in parallel, the number of paths available to charges increases, and the equivalent resistance of the group of resistors decreases.

Learning Objective 11.5.B: Describe a circuit with resistive wires and a battery with internal resistance.

  • 11.5.B.1 Ideal batteries have negligible internal resistance. Ideal wires have negligible resistance.
    • 11.5.B.1.i The resistance of wires that are good conductors may normally be neglected, because their resistance is much smaller than that of other elements of a circuit.
    • 11.5.B.1.ii The resistance of wires may only be neglected if the circuit contains other elements that do have resistance.
    • 11.5.B.1.iii The potential difference a battery would supply if it were ideal is the potential difference measured across the terminals when there is no current in the battery and is sometimes referred to as its $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
  • 11.5.B.2 The internal resistance of a nonideal battery may be treated as the resistance of a resistor in series with an ideal battery and the remainder of the circuit.
  • 11.5.B.3 When there is current in a nonideal battery with internal resistance $r$, the potential difference across the terminals of the battery is reduced relative to the potential difference when there is no current in the battery.
    • Equation (derived): $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Learning Objective 11.5.C: Describe the measurement of current and potential difference in a circuit.

  • 11.5.C.1 Ammeters are used to measure current at a specific point in a circuit.
    • 11.5.C.1.i Ammeters must be connected in series with the element in which current is being measured.
    • 11.5.C.1.ii Ideal ammeters have zero resistance so that they do not affect the current in the element that they are in series with.
  • 11.5.C.2 Voltmeters are used to measure electric potential difference between two points in a circuit.
    • 11.5.C.2.i Voltmeters must be connected in parallel with the element across which potential difference is being measured.
    • 11.5.C.2.ii Ideal voltmeters have an infinite resistance so that no charge flows through them.
  • 11.5.C.3 Nonideal ammeters and voltmeters will change the properties of the circuit being measured.

Boundary statement: AP Physics 2 only expects students to qualitatively discuss how a nonideal ammeter or voltmeter will affect the results of measurements. Unless otherwise stated, all batteries, wires, and meters are assumed to be ideal.

Boundary statement: Circuits with batteries of different potential differences connected in parallel will not be assessed.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.5.A: Mô tả điện trở tương đương của nhiều điện trở mắc nối tiếp và/hoặc song song trong mạch.

  • 11.5.A.1 Các linh kiện mạch có thể được mắc nối tiếp và/hoặc song song.
    • 11.5.A.1.i Mắc nối tiếp là cách mắc mà mọi điện tích đi qua một linh kiện mạch nhất định bắt buộc phải đi qua tất cả các linh kiện trong cách mắc đó và không có đường đi nào khác. Cường độ dòng điện trong mỗi linh kiện mắc nối tiếp phải bằng nhau.
    • 11.5.A.1.ii Một mạch song song là mạch trong đó các điện tích có thể di chuyển theo một trong hai hoặc nhiều đường dẫn hơn. Trên mỗi đường dẫn, hiệu điện thế đều bằng nhau.
  • 11.5.A.2 Một tập hợp các điện trở trong mạch có thể được phân tích như thể nó là một điện trở đơn với điện trở tương đương $R_{\text{eq}}$.
    • 11.5.A.2.i Điện trở tương đương của một tập hợp các điện trở mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở riêng lẻ.
      • Phương trình: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
    • 11.5.A.2.ii nghịch đảo của điện trở tương đương của một tập hợp các điện trở mắc song song bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở riêng lẻ.
      • Phương trình: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
    • 11.5.A.2.iii Khi các điện trở được mắc song song, số lượng đường dẫn cho phép các điện tích đi qua tăng lên, và điện trở tương đương của nhóm điện trở giảm xuống.

Mục tiêu học tập 11.5.B: Mô tả một mạch gồm dây điện trở và pin có điện trở trong.

  • 11.5.B.1 Pin lý tưởng có điện trở trong không đáng kể. Dây dẫn lý tưởng có điện trở không đáng kể.
    • 11.5.B.1.i Điện trở của các dây dẫn dẫn điện tốt thường có thể bỏ qua, vì điện trở của chúng nhỏ hơn rất nhiều so với điện trở của các thành phần khác trong mạch.
    • 11.5.B.1.ii Điện trở của dây chỉ có thể bỏ qua nếu mạch chứa các thành phần khác có điện trở.
    • 11.5.B.1.iii Hiệu điện thế mà pin sẽ cung cấp nếu nó là lý tưởng chính là hiệu điện thế đo được giữa hai cực khi không có dòng điện chạy qua pin, và đôi khi được gọi là $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
  • 11.5.B.2 Điện trở trong của một pin không lý tưởng có thể được xem xét như điện trở của một điện trở mắc nối tiếp với pin lý tưởng và phần còn lại của mạch.
  • 11.5.B.3 Khi có dòng điện chạy trong một pin không lý tưởng có điện trở trong $r$, hiệu điện thế giữa hai cực của pin sẽ giảm so với hiệu điện thế khi không có dòng điện chạy qua pin.
    • Phương trình (suy ra): $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Mục tiêu học tập 11.5.C: Mô tả việc đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong một mạch.

  • 11.5.C.1 Ampe kế được dùng để đo cường độ dòng điện tại một điểm cụ thể trong mạch.
    • 11.5.C.1.i Ampe kế phải được mắc nối tiếp với thành phần đang đo dòng điện.
    • 11.5.C.1.ii Ampe kế lý tưởng có điện trở bằng không để không ảnh hưởng đến dòng điện trong thành phần mắc nối tiếp với nó.
  • 11.5.C.2 Vôn kế được dùng để đo hiệu điện thế giữa hai điểm trong mạch.
    • 11.5.C.2.i Vôn kế phải được mắc song song với thành phần mà hiệu điện thế đang được đo.
    • 11.5.C.2.ii Vôn kế lý tưởng có điện trở vô hạn để không có điện tích nào chảy qua nó.
  • 11.5.C.3 Ampe kế và vôn kế không lý tưởng sẽ làm thay đổi các đặc tính của mạch đang được đo.

Tuyên bố giới hạn: AP Physics 2 chỉ yêu cầu học sinh thảo luận định tính cách ampe kế hoặc vôn kế không lý tưởng sẽ ảnh hưởng đến kết quả đo lường. Trừ khi có tuyên bố khác, tất cả các pin, dây dẫn và thiết bị đo đều được coi là lý tưởng.

Tuyên bố giới hạn: Các mạch có các pin có hiệu điện thế khác nhau mắc song song sẽ không được kiểm tra.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Two meters read a circuit. An ammeter 电流表 measures the current at a point, so it must be wired in series – the current you want to measure has to flow through it. A voltmeter 电压表 measures the potential difference between two points, so it is wired in parallel, bridging across the component whose voltage you want.

For a meter to read the true value it must barely disturb the circuit:

  • an ideal ammeter has zero resistance, so putting it in series does not reduce the current it reads;
  • an ideal voltmeter has infinite resistance, so almost no current is diverted through it.

A real, nonideal 非理想 meter is imperfect: a real ammeter has a small resistance (it slightly lowers the current), and a real voltmeter lets a little current leak through (it slightly lowers the voltage it reads). So connecting any meter changes, a little, the very quantity it is measuring.

Tiếng Việt

Hai đồng hồ đo một mạch điện. Ammeter đo dòng điện tại một điểm, vì vậy phải mắc nối tiếp – dòng điện cần đo phải chảy qua nó. Voltmeter đo hiệu điện thế giữa hai điểm, nên mắc nối song song, bắc cầu qua linh kiện muốn đo điện áp của nó.

Để đồng hồ đọc đúng giá trị thực, nó phải gây nhiễu tối thiểu cho mạch:

  • một amometer lý tưởng có điện trở bằng không, do đó việc mắc nối tiếp không làm giảm dòng điện mà nó đo;
  • một voltmeter lý tưởng có điện trở vô hạn, do đó hầu như không có dòng điện bị phân nhánh qua nó.

Một đồng hồ thực tế, không lý tưởng thì không hoàn hảo: amometer thực có điện trở nhỏ (làm giảm nhẹ dòng điện), và voltmeter thực cho phép một ít dòng điện rò rỉ qua (làm giảm nhẹ điện áp nó đo). Vì vậy, việc kết nối bất kỳ đồng hồ nào cũng thay đổi, dù chỉ chút ít, chính đại lượng mà nó đang đo.

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
ammeter/ˈæmiːtə/ vôn kế
voltmeter/ˈvəʊltmiːtə/ vôn kế
nonideal/ˌnɒnaɪˈdɪəl/ Không lý tưởng
Kirchhoff's loop rule/ˈkɜːkhɒfs luːp ruːl/ Quy tắc vòng Kirchhoff
Kirchhoff's junction rule/ˈkɜːkhɒfs ˈdʒʌŋkʃn ruːl/ Quy tắc nút Kirchhoff
RC circuit/ˌɑː ˈsiː ˈsɜːkɪt/ mạch RC
11.6

Kirchhoff's Loop Rule · ⁨Quy Tắc Vòng Kirchhoff⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.6.A: Describe a circuit or elements of a circuit by applying Kirchhoff's loop rule.

  • 11.6.A.1 Energy changes in simple electrical circuits may be represented in terms of charges moving through electric potential differences within circuit elements.
    • Equation: $\Delta U_E = q \Delta V$
  • 11.6.A.2 Kirchhoff's loop rule is a consequence of the conservation of energy.
  • 11.6.A.3 Kirchhoff's loop rule states that the sum of potential differences across all circuit elements in a single closed loop must equal zero.
    • Equation: $\sum \Delta V = 0$
  • 11.6.A.4 The values of electric potential at points in a circuit can be represented by a graph of electric potential as a function of position within a loop.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.6.A: Mô tả một mạch hoặc các thành phần của mạch bằng cách áp dụng quy tắc vòng Kirchhoff.

  • 11.6.A.1 Sự biến đổi năng lượng trong các mạch điện đơn giản có thể được biểu diễn dưới dạng các điện tích di chuyển qua các hiệu điện thế bên trong các thành phần mạch.
    • Phương trình: $\Delta U_E = q \Delta V$
  • 11.6.A.2 Quy tắc vòng Kirchhoff là hệ quả của định luật bảo toàn năng lượng.
  • 11.6.A.3 Quy tắc vòng Kirchhoff phát biểu rằng tổng các hiệu điện thế trên tất cả các thành phần mạch trong một vòng khép kín duy nhất phải bằng không.
    • Phương trình: $\sum \Delta V = 0$
  • 11.6.A.4 Giá trị điện thế tại các điểm trong mạch có thể được biểu diễn bằng đồ thị điện thế theo vị trí trong một vòng.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Kirchhoff's loop rule 基尔霍夫电压定律 (energy conservation): around any closed loop, the voltage gains and drops sum to zero. Add the battery's emf and subtract each $IR$ drop as you go around. This gives one equation per independent loop.

Tiếng Việt

Quy tắc vòng Kirchhoff (bảo toàn năng lượng): quanh bất kỳ vòng khép kín nào, tổng các mức tăng và mức giảm điện thế bằng zero. Cộng EMF của pin và trừ mỗi mức giảm $IR$ khi đi quanh vòng. Điều này tạo ra một phương trình cho mỗi vòng độc lập.

11.7

Kirchhoff's Junction Rule · ⁨Quy Tắc Nhánh Kirchhoff⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.7.A: Describe a circuit or elements of a circuit by applying Kirchhoff's junction rule.

  • 11.7.A.1 Kirchhoff's junction rule is a consequence of the conservation of electric charge.
  • 11.7.A.2 Kirchhoff's junction rule states that the total amount of charge entering a junction per unit time must equal the total amount of charge exiting that junction per unit time.
    • Equation: $\sum I_{\text{in}} = \sum I_{\text{out}}$
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.7.A: Mô tả một mạch hoặc các thành phần của mạch bằng cách áp dụng quy tắc nút Kirchhoff.

  • 11.7.A.1 Quy tắc nút Kirchhoff là hệ quả của định luật bảo toàn điện tích.
  • 11.7.A.2 Quy tắc nút Kirchhoff phát biểu rằng tổng lượng điện tích đi vào một nút trong một đơn vị thời gian phải bằng tổng lượng điện tích đi ra khỏi nút đó trong một đơn vị thời gian.
    • Phương trình: $\sum I_{\text{in}} = \sum I_{\text{out}}$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Kirchhoff's junction rule 基尔霍夫电流定律 (charge conservation): the total current into any junction equals the total current out. Together with the loop rule, it lets you solve any multi-loop circuit for its unknown currents.

Tiếng Việt

Quy tắc nhánh Kirchhoff (bảo toàn điện tích): tổng dòng điện vào bất kỳ nhánh nào bằng tổng dòng điện ra. Kết hợp với quy tắc vòng, nó cho phép giải mọi mạch đa vòng để tìm các dòng điện chưa biết.

Dòng điện phân nhánh tại một nút: lượng vào bằng lượng ra
Dòng điện phân nhánh tại một nút: lượng vào bằng lượng ra
11.8

RC Circuits · ⁨Mạch RC⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 11.8.A: Describe the equivalent capacitance of multiple capacitors.

  • 11.8.A.1 A collection of capacitors in a circuit may be analyzed as though it were a single capacitor with an equivalent capacitance $C_{\text{eq}}$.
    • 11.8.A.1.i The inverse of the equivalent capacitance of a set of capacitors connected in series is equal to the sum of the inverses of the individual capacitances.
      • Equation: $\dfrac{1}{C_{\text{eq},s}} = \sum_i \dfrac{1}{C_i}$
    • 11.8.A.1.ii The equivalent capacitance of a set of capacitors in series is less than the capacitance of the smallest capacitor.
    • 11.8.A.1.iii The equivalent capacitance of a set of capacitors in parallel is the sum of the individual capacitances.
      • Equation: $C_{\text{eq},p} = \sum_i C_i$
  • 11.8.A.2 As a result of conservation of charge, each of the capacitors in series must have the same magnitude of charge on each plate.

Learning Objective 11.8.B: Describe the behavior of a circuit containing combinations of resistors and capacitors.

  • 11.8.B.1 The time constant $\tau$ is a significant feature of an RC circuit.
    • 11.8.B.1.i The time constant of an RC circuit is a measure of how quickly the capacitor will charge or discharge and is defined as $\tau = R_{\text{eq}} C_{\text{eq}}$.
    • 11.8.B.1.ii For a charging capacitor, the time constant represents the time required for the capacitor's charge to increase from zero to approximately 63 percent of its final asymptotic value.
    • 11.8.B.1.iii For a discharging capacitor, the time constant represents the time required for the capacitor's charge to decrease from fully charged to approximately 37 percent of its initial value.
  • 11.8.B.2 The potential difference across a capacitor and the current in the branch of the circuit containing the capacitor each change over time as the capacitor charges and discharges, but both will reach a steady state after a long time interval.
    • 11.8.B.2.i Immediately after being placed in a circuit, an uncharged capacitor acts like a wire, and charge can easily flow to or from the plates of the capacitor.
    • 11.8.B.2.ii As a capacitor charges, changes to the potential difference across the capacitor affect the charge on the plates of the capacitor, the current circuit branch in which the capacitor is located, and the electric potential energy stored in the capacitor.
    • 11.8.B.2.iii The potential difference across a capacitor, the current in the circuit branch in which the capacitor is located, and the electric potential energy stored in the capacitor all change with respect to time and asymptotically approach steady state conditions.
    • 11.8.B.2.iv After a long time, a charging capacitor approaches a state of being fully charged, reaching a maximum potential difference at which there is zero current in the circuit branch in which the capacitor is located.
    • 11.8.B.2.v Immediately after a charged capacitor begins discharging, the amount of charge on the capacitor plates and the energy stored in the capacitor begin to decrease.
    • 11.8.B.2.vi As a capacitor discharges, the amount of charge on the capacitor, the potential difference across the capacitor, and the current in the circuit branch in which the capacitor is located all decrease until a steady state is reached.
    • 11.8.B.2.vii After either charging or discharging for times much greater than the time constant, the capacitor and the relevant circuit branch may be modeled using steady-state conditions.

Boundary statement: Descriptions of charging/discharging RC circuits in AP Physics 2 are limited to qualitative descriptions and representations. While students should be able to mathematically describe initial and final states of RC circuits, students are not expected to mathematically model these behaviors with respect to time.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 11.8.A: Mô tả điện dung tương đương của nhiều tụ điện.

  • 11.8.A.1 Một tập hợp các tụ điện trong mạch có thể được phân tích như thể nó là một tụ điện đơn với điện dung tương đương $C_{\text{eq}}$.
    • 11.8.A.1.i Nghịch đảo của điện dung tương đương của một tập hợp các tụ điện mắc nối tiếp bằng tổng các nghịch đảo của các điện dung riêng lẻ.
      • Phương trình: $\dfrac{1}{C_{\text{eq},s}} = \sum_i \dfrac{1}{C_i}$
    • 11.8.A.1.ii Điện dung tương đương của một tập hợp các tụ điện mắc nối tiếp nhỏ hơn điện dung của tụ điện nhỏ nhất.
    • 11.8.A.1.iii Điện dung tương đương của một tập hợp các tụ điện mắc song song bằng tổng các điện dung riêng lẻ.
      • Phương trình: $C_{\text{eq},p} = \sum_i C_i$
  • 11.8.A.2 Do định luật bảo toàn điện tích, mỗi tụ điện trong mạch mắc nối tiếp phải mang cùng độ lớn điện tích trên mỗi bản tụ.

Mục tiêu học tập 11.8.B: Mô tả hành vi của mạch bao gồm sự kết hợp của điện trở và tụ điện.

  • 11.8.B.1 Hằng số thời gian $\tau$ là một đặc điểm quan trọng của mạch RC.
    • 11.8.B.1.i Hằng số thời gian của mạch RC là thước đo tốc độ tụ điện sạc hay xả, và được xác định là $\tau = R_{\text{eq}} C_{\text{eq}}$.
    • 11.8.B.1.ii Đối với tụ điện đang nạp, hằng số thời gian đại diện cho khoảng thời gian cần thiết để điện tích của tụ tăng từ không đến khoảng 63 phần trăm giá trị tiệm cận cuối cùng.
    • 11.8.B.1.iii Đối với tụ điện đang xả, hằng số thời gian đại diện cho khoảng thời gian cần thiết để điện tích của tụ giảm từ trạng thái nạp đầy còn khoảng 37 phần trăm giá trị ban đầu.
  • 11.8.B.2 Hiệu điện thế giữa hai bản tụ và dòng điện trong nhánh mạch chứa tụ thay đổi theo thời gian khi tụ nạp và xả, nhưng cả hai đều sẽ đạt đến trạng thái ổn định sau một khoảng thời gian dài.
    • 11.8.B.2.i Ngay sau khi được đặt vào mạch, một tụ điện chưa nạp đóng vai trò như một dây dẫn, và điện tích có thể dễ dàng chảy vào hoặc ra khỏi các bản tụ.
    • 11.8.B.2.ii Khi tụ điện đang nạp, những thay đổi về hiệu điện thế giữa hai bản tụ ảnh hưởng đến điện tích trên các bản tụ, nhánh mạch chứa tụ và năng lượng thế điện được lưu trữ trong tụ.
    • 11.8.B.2.iii Hiệu điện thế giữa hai bản tụ, dòng điện trong nhánh mạch chứa tụ và năng lượng thế điện được lưu trữ trong tụ đều thay đổi theo thời gian và tiệm cận dần đến trạng thái ổn định.
    • 11.8.B.2.iv Sau một thời gian dài, tụ điện đang nạp tiến tới trạng thái nạp đầy, đạt hiệu điện thế tối đa tại đó dòng điện trong nhánh mạch chứa tụ bằng không.
    • 11.8.B.2.v Ngay sau khi tụ điện đã nạp bắt đầu xả, lượng điện tích trên các bản tụ và năng lượng được lưu trữ trong tụ bắt đầu giảm.
    • 11.8.B.2.vi Khi tụ điện đang xả, lượng điện tích trên tụ, hiệu điện thế giữa hai bản tụ và dòng điện trong nhánh mạch chứa tụ đều giảm dần cho đến khi đạt trạng thái ổn định.
    • 11.8.B.2.vii Sau khi nạp hoặc xả trong thời gian lớn hơn nhiều so với hằng số thời gian, tụ điện và nhánh mạch liên quan có thể được mô hình hóa sử dụng các điều kiện trạng thái ổn định.

Tuyên bố giới hạn: Mô tả các mạch RC nạp/xả trong AP Physics 2 chỉ giới hạn ở các mô tả và biểu diễn định tính. Mặc dù học sinh nên có thể mô tả toán học các trạng thái ban đầu và cuối cùng của mạch RC, học sinh không được kỳ vọng phải mô hình hóa toán học các hành vi này theo thời gian.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
Charging a capacitor (RC)

An RC circuit RC电路 contains a resistor and a capacitor. When charging, the capacitor's voltage rises and the current falls, both exponentially, over a characteristic time $\tau=RC$. Key limits: at the first instant the uncharged capacitor acts like a plain wire (maximum current); after a long time it is fully charged and blocks current (acts like a break).

Worked example. For $R=10\ \text{k}\Omega$ and $C=100\ \mu\text{F}$, the time constant is $\tau=RC=(10\times10^{3})(100\times10^{-6})=1.0\ \text{s}$. After one time constant the capacitor reaches about $63\%$ of the supply voltage; after about $5\tau$ it is essentially fully charged.

Tiếng Việt
Nạp điện cho tụ điện (RC)

Một mạch RC chứa điện trở và tụ điện. Khi nạp, điện áp tụ tăng và dòng điện giảm, cả hai đều theo hàm exponential, trong khoảng thời gian đặc trưng $\tau=RC$. Các giới hạn quan trọng: ngay tại thời điểm đầu, tụ chưa nạp đóng vai như dây dẫn thường (dòng tối đa); sau một thời gian dài, tụ đã nạp đầy và chặn dòng (đóng vai như断路).

Điện tích trên tụ điện suy giảm theo hàm exponential khi xả
Điện tích trên tụ điện suy giảm theo hàm exponential khi xả

Ví dụ có lời giải. Đối với $R=10\ \text{k}\Omega$ và $C=100\ \mu\text{F}$, hằng số thời gian là $\tau=RC=(10\times10^{3})(100\times10^{-6})=1.0\ \text{s}$. Sau một hằng số thời gian, tụ đạt khoảng $63\%$ điện áp nguồn; sau khoảng $5\tau$ nó cơ bản đã nạp đầy.

11.8

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • In series the current is the same throughout; in parallel the voltage is the same across each branch — never mix these up.
  • Combine resistors: series add; parallel $1/R_{\text{eq}}=\sum 1/R_i$ (the total is less than the smallest).
  • Apply Kirchhoff's rules: junction (current in = current out, charge conserved) and loop (voltages sum to zero, energy conserved).
  • Pick the power form that fits your knowns: $P=IV=I^2R=V^2/R$.
  • An ammeter goes in series (ideal: zero resistance); a voltmeter goes in parallel (ideal: infinite resistance). A real meter slightly disturbs the circuit it measures.
  • A bulb is brighter when it dissipates more power – in series the biggest resistance ($I^2R$) glows brightest; in parallel the smallest ($V^2/R$) does.
  • In an RC circuit the capacitor acts like a plain wire the instant it starts charging and like a break once fully charged.
Tiếng Việt
  • Trong nối tiếp dòng điện giống nhau ở mọi nơi; trong nối song song điện áp giống nhau trên mỗi nhánh — đừng bao giờ nhầm lẫn.
  • Gộp điện trở: nối tiếp cộng; nối song song $1/R_{\text{eq}}=\sum 1/R_i$ (tổng nhỏ hơn cái nhỏ nhất).
  • Áp dụng quy tắc Kirchhoff: nhánh (dòng vào = dòng ra, bảo toàn điện tích) và vòng (tổng điện áp bằng zero, bảo toàn năng lượng).
  • Chọn dạng công suất phù hợp với dữ liệu bạn có: $P=IV=I^2R=V^2/R$.
  • Một amometer mắc nối tiếp (lý tưởng: điện trở bằng không); một voltmeter mắc nối song song (lý tưởng: điện trở vô hạn). Đồng hồ thực gây nhiễu nhẹ cho mạch đang đo.
  • Một bóng đèn sáng hơn khi nó tiêu thụ nhiều công suất hơn – mắc nối tiếp, điện trở lớn nhất ($I^2R$) sáng nhất; mắc song song, điện trở nhỏ nhất ($V^2/R$) sáng nhất.
  • Trong một mạch RC, tụ đóng vai như dây dẫn thường ngay khi bắt đầu nạp và như断路 khi đã nạp đầy.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Physics 2 · ⁨AP Vật lý 2⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Physics 2 · ⁨AP Vật lý 2⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP