zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 5: Vật liệu điện

Chia sẻ: Khánh Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Báo xấu

36
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 5: Vật liệu điện, cung cấp cho người học những kiến thức như: Vật liệu dẫn điện; Vật liệu cách điện (điện môi); Vật liệu bán dẫn;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở vật lý cho Tin học - Chương 5: Vật liệu điện

Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.1. Khái niệm vật liệu dẫn điện Cấu trúc vùng năng lượng Năng lượng của một nguyên tử độc lập, điện tử có thể nằm ở các mức năng lượng gián đoạn rời rạc nào đó - các mức năng lượng nguyên tử. - Để tạo thành vật liệu, các nguyên tử tiến lại rất gần nhau (cỡ A0), chúng tương tác với nhau làm cho các mức năng lượng rời rạc đó tiến rất gần nhau và suy biến thành nhiều mức năng lượng sát nhau tạo thành vùng năng lượng gần như liên tục.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.1. Khái niệm vật dẫn điện Cấu trúc vùng năng lượng Vùng hóa trị (Valence band): Là vùng có năng lượng thấp nhất theo thang năng lượng, là vùng mà điện tử bị liên kết mạnh với nguyên tử và không linh động. Mọi mức năng lượng đều đã bị điện tử chiếm chỗ. Vùng dẫn (Conduction band): Vùng có mức năng lượng cao nhất, là vùng mà điện tử sẽ linh động (điện tử tự do) , các mức năng lượng đều còn bỏ trống hoặc bị điện tử chiếm chỗ một phần. Điện tử ở vùng này sẽ có khả năng dẫn điện. Tính dẫn điện tăng khi mật độ điện tử trên vùng dẫn tăng. Vùng cấm (Forbidden band): Là vùng nằm giữa vùng hóa trị và vùng dẫn, không có mức năng lượng nào do đó điện tử không thể tồn tại trên vùng cấm. Khoảng cách giữa đáy vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị gọi là độ rộng vùng cấm, hay năng lượng vùng cấm (Band Gap). Tùy theo độ rộng vùng cấm lớn hay nhỏ mà chất có thể là dẫn điện hoặc không dẫn điện. Bán dẫn pha tạp, có thể xuất hiện các mức năng lượng trong vùng cấm (mức pha tạp).
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.1. Khái niệm Vật liệu dẫn điện Khái niệm Vật liệu dẫn điện là loại vật chất có vùng hóa trị và vùng dẫn gần nhau có thể chồng chập một phần, không có vùng cấm. Vì vậy ở nhiệt độ bình thường dưới tác dụng của điện trường các điện tử tự do trong vùng hóa trị có thể dễ dàng chuyển sang vùng trống. Vật liệu dẫn điện cho phép dòng điện đi qua.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở “ Độ dẫn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng di chuyển của các hạt điện tích qua một môi trường vật chất khi có lực tác động vào các hạt điện tích”. Độ dẫn điện ký hiệu là  “Điện trở suất là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở chuyển động có hướng của các hạt điện tích trong mỗi chất”   0 (1   t 0 )  là hệ số nhiệt điện trở của chất 0 là điện trở suất của chất nhiệt độ t0 = 200C Điện trở là đại lượng đặc trưng cho khả năng ngăn cản dòng điện trong mạch và tỷ lệ nghịch với độ dẫn điện, tỷ lệ thuận với điện trở suất. 1 R R- điện trở của vật dẫn 
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở Trong mạch điện điện trở là phần tử tcó đặc điểm ngăn cản dòng điện. l R S  là chiều di dây dẫn điện, S là tiết diện dây dẫn điện,  là điện trở suất của dây dẫn điện Điện trở suất của chất dẫn điện 10-8 đến 10-5 m
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở Cách ghi và đọc tham số trên thân điện trở Dung sai (sai số) trên điện trở là độ chênh lệch của giá trị thực tế của điện trở so với giá trị đúng (giá trị định danh) tính theo phần trăm Rtt  Rd 100 (%) Rd Dựa vào % dung sai, ta chia điện trở ở 5 cấp chính xác: Cấp 005: có sai số ± 0,5 % Cấp 01: có sai số ± 1 % Cấp I: có sai số ± 5 % Cấp II: có sai số ± 10 % Cấp III: có sai số ± 20 %
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở Cách ghi và đọc tham số trên thân điện trở Quy ước cách ghi trên điện trở Ký hiệu cách ghi trên điện trở Ghi dung sai: B=0.1%, C=0.5%, F=1%, G=2%, J=5%, K=10%, M=20% Ghi đơn vị: Chữ E là , chữ K là K, chữ M là M, chữ R tương ứng với điểm thập phân (chẳng hạn 1R2 =1,2) Ví dụ 220E=220 , 0R45= 0,45Ω hoặc R45= 0,45, 100K= 100 K, 47R = 47Ω
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở Cách ghi và đọc tham số trên thân điện trở Quy ước cách ghi trên điện trở Quy ước theo vòng màu Loại 3 vòng màu: hai vòng màu đầu tiên là chỉ số thực của điện trở, vòng màu thứ 3 là hệ số nhân Loại 4 vòng màu: hai vòng màu đầu tiên là chỉ số thực của điện trở, vòng màu thứ 3 là hệ số nhân, vòng màu thứ 4 là dung sai Loại 5 vòng màu: ba vòng màu đầu tiên là chỉ số thực của điện trở, vòng màu thứ 4 là hệ số nhân, vòng thứ 5 là dung sai Loại 6 vòng màu: ba vòng màu đầu tiên là chỉ số thực của điện trở, vòng màu thứ 4 là hệ số nhân, vòng thứ 5 là dung sai, vòng thứ 6 là hằng số nhiệt điện trở (TCR)
5.1.2. Độ dẫn điện. Điện trở Ví dụ về cách đọc điện trở ở hình vẽ Ta thấy điện trở đầu tiên có 4 vòng màu là vàng, xanh lá cây (lục), đỏ và hoàng kim. Theo quy ước 2 vòng đầu là chỉ số thực của điện trở thì vàng và lục tương ứng là 4 và 5, vòng thứ ba là hệ số nhân: màu đỏ hệ số nhân là 2, tức là được nhân với 102. Vòng thứ tư màu hoàng kim cho thấy dung sai là 5%. Do vậy, giá trị điện trở là 45.102 tức là 4500  và dung sai là 5%, hay có thể viết là 4K5  dung sai 5%. Lưu ý: Đối với các điện trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì phải để ý vòng màu tham số nhiệt có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị của điện trở.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.3. Hiện tượng điện hưởng • Khi đặt một vật dẫn bằng kim loại BC gần một vật mang điện A • Điện trường của vật B C mang điện A sẽ tác dụng lên các electron tự do e- trong vật dẫn BC làm A chúng chuyển dời ngược chiều điện trường Điện tích cảm ứng Kết quả là các electron tự do bị dồn về một đầu vật dẫn, đầu đó tích điện âm, đầu đối diện tích điện dương và hai đầu vật đẫn sẽ mang điện trái dấu. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng điện hưởng
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.3. Hiện tượng điện hưởng Điều kiện cân bằng tĩnh điện Khi có hiện tượng điện hưởng, trong lòng vật dẫn tồn tại hai điện trường: Điện trường ngoài do vật B C mang điện gây ra Điện trường phụ do điện tích A cảm ứng ở hai đầu vật dẫn gây ra Hai điện trường , ngược chiều nhau Khi = thì điện trường trong vật dẫn bằng không, các electron trong vật ngừng dịch chuyển, ta nói vật dẫn đạt trạng thái cân bằng tĩnh điện.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.3. Hiện tượng điện hưởng Điều kiện cân bằng tĩnh điện B C A Như vậy, để đạt trạng thái cân bằng tĩnh điện (các điện tích trong vật dẫn ở trạng thái cân bằng, không dịch chuyển), phải có các điều kiện: - Véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm bên trong vật dẫn phải bằng không. - Véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm trên bề mặt vật đẫn phải vuông góc với bề mặt.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.3. Hiện tượng điện hưởng Tính chất của vật dẫn cân bằng tĩnh điện  Mọi điểm trên vật đẫn đều có điện thế bằng nhau.  Nếu vật dẫn mang điện thì điện tích chỉ phân bố ở bề mặt của vật dẫn.  Nếu vật dẫn có hình dạng không đều thì điện tích tập trung chủ yếu ở những chỗ lồi của vật.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện Là linh kiện dùng để chứa điện tích (dự trữ năng lượng điện trường). Gồm 2 bản dẫn điện đặt song song ngăn cách nhau bởi 1 lớp cách điện. Q = C.u C gọi là điện dung của tụ điện, u hiệu điện thế trên 2 bản tụ
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện “Điện dung của tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ ở một hiệu điện thế xác định và được xác định bằng tỷ số giữa điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện”. Đơn vị của điện dung là Fara (F). Fara là điện dung của một tụ điện mà khi hiệu điện thế giữa hai bản tụ là một vôn (1V) thì điện tích của tụ là một Culông (1C). Ngoài ra, ta còn có thể dùng đơn vị điện dung là microfara, nanofara, picofara…(mF, nF, pF…)
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện S là diện tích bản tụ, d  0 S Đối với tụ phẳng C  khoảng cách 2 bản tụ,  ,0 d là hằng số điện môi và hằng số điện Điện dung của tụ trụ Điện dung của tụ cầu Ra là bán kính ngoài của bản trụ trong, Rb bán kính trong của bản trụ ngoài Mặt cắt của tụ trụ và tụ cầu
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện dq du i C dt dt - Với dòng không đổi u=U=const nên i=0. Vậy tụ không cho dòng không đổi (1 chiều- DC) đi qua, tụ chỉ cho dòng xoay chiều đi qua được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều. - Loc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu thành điện áp một chiều bằng phẳng. - Nếu dt  0 thì i   vô lý. Vì vậy điện áp trên tụ không thể thay đổi đột ngột  Tụ dùng để hạn chế xung.
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện
Chương 5. Vật liệu điện Bài 5.1. Vật liệu dẫn điện 5.1.4. Tụ điện Các tham số kỹ thuật đặc trưng cho tụ điện - Trị số dung lượng C (đơn vị F, pF, ….) Ctt  Cd - Dung sai hay sai số của tụ 100 (%) Cd - Điện áp làm việc (Nếu quá thì tụ bị đánh thủng) -Hệ số nhiệt: khoảng nhiệt độ chịu ảnh hưởng (TCC), VD từ -550C1250C - Dòng điện dò: vì thực tế chất cách điện giữa 2 bản tụ không lý tưởng nên có dòng dò giữa 2 bản tụ điện - Sự phân cực: Đối với tụ điện giải có đánh dấu cực dương và âm, chỉ sử dụng tụ loại này trong trường hợp cần điện áp làm việc có các cực không thay đổi.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.