CH
NG 3: T ĐI N – CU N C M
ƯƠ
Ộ Ả
Ụ Ệ BI N TH Ế
Ế
Ệ Ự
ả Ụ ọ
c b n ch t v t lý ho t đ ng c a các linh ủ
- ộ ả ụ ế ụ ệ ứ đi n, cu n c m, bi n th ế
ế ộ ả và vào trong ệ ử
M C TIÊU TH C HI N: H c xong bài này h c viên có kh năng: ọ - N m đ ấ ậ ượ ả ạ ộ ắ ki n t đi n, cu n c m, bi n th . ế ệ ụ ệ Tính toán và ng d ng t vào trong các m ch đi n – đi n t ệ ạ th c t . ự ế
PH N I. T ĐI N
Ụ Ệ
Ầ
đi n: ấ ạ ủ ụ ệ
I. C u t o c a t T đi n g m có hai b n c c b ng kim lo i đ t song ả ự ằ ụ ệ ạ ặ ồ
và song gi a là m t l p cách đi n (g i là ch t đi n môi). ệ ộ ớ ở ữ ệ ấ ọ
II. Đ C TÍNH C A T ĐI N Đ I V I NGU N DC Ụ Ệ Ố Ớ Ồ Ủ Ặ
ệ ỉ
tùy thu c vào c u t o và đ ch kh năng ch a đi n c a t . ệ ủ ụ c tính ượ ứ ấ ạ ả ộ
1. Đi n dung (C) : Đi n dung c a t ủ ụ ệ b ng công th c : ứ ằ
·= e
2)
C
S d
e
ằ ệ ề
1 2 2.72.9 3.6 5.5 4-5
: h ng s đi n môi ố ệ S : di n tích b n c c (m ả ự d : b dày l p đi n môi (m) ệ ớ Khoâng khí khoâ Parafin Ebonit Giaáy taåm daàu Goám Mica
1 μF = 106F 1nF = 109F 1pF = 1012F
v i th i gian đ dài
N u n i ngu n DC vào t ồ
ế
ố
ụ ớ
ủ
ờ
s n p đ y. Đi n tích t
c tính theo
ệ
ầ
n p đ ụ ạ ượ
thì t ụ ẽ ạ công th c ứ
2. Đi n tích t n p ệ ụ ạ
C) F)
Q = C. V
Q: đi n tích ( ệ C: đi n dung ( ệ V: đi n áp n p trên t ạ ệ
ụ
(volt)
3. Năng l ng t n p và x ượ ụ ạ ả
ờ
c n p trong t ng đã đ x qua bóng đèn trong th i gian ượ ạ ượ đi n ụ ệ
K
2
W =
VDC
1 2
C
Đ
VC .
Dòng đi n do t ụ ả ệ đèn sáng chính là năng l và tính theo công th c :ứ
W: đi n năng (J) C: đi n dung (F) V: đi n áp trên t ụ ệ ệ ệ
(V)
, nhà SX cho bi
t m c đi n
ụ
ế
ứ
ệ
Trên thân t áp i h n c a t
ớ ạ ủ ụ ệ
đi n g i là đi n áp làm vi c ệ
ệ
gi ọ (WV: Working voltage).
ệ
áp t o ra đi n tr
ủ ạ
ể ạ
ườ
ệ
Đi n áp đánh th ng (breakdown) là đi n ệ ủ ng đ m nh đ t o ra ạ dòng
đi n trong ch t đi n môi. ấ
ệ
ệ
4. Đi n áp làm vi c ệ ệ
ề ệ
ệ ườ theo b dày l p đi n môi nên ớ ng đánh th ng đ so sánh gi a ể ữ ủ
Đi n áp đánh th ng t l ỉ ệ ủ ng ườ ệ các ch t đi n môi . i ta dùng đi n tr ấ ệ
ng (kV/cm) ườ
E =
E: đi n tr ệ V: đi n áp (KV) ệ d: b dày đi n môi (cm) ệ ề
V d
Khoâng khí khoâ Parafin Ebonit Giaáy taåm daàu Goám Mica
kV/cm
32 200250 600 100250 150200 500
đi n ph i bi
ụ ệ
ả
ế
t hai thông s ố
c a t ủ ụ
Ph i ch n đi n áp làm vi c WV l n h n đi n
Khi s d ng t ử ụ chính là: ệ ệ ọ
ệ
ệ
ệ
ớ
ơ
Đi n dung C (F) Đi n áp làm vi c WV (V) ệ ả áp trên t
Vụ C theo công th c:ứ WV ≥ 2VC
5. Thông s k thu t đ c tr ng c a t đi n ậ ặ ố ỹ ủ ụ ệ ư
III. PHÂN LO I T ĐI N
Ạ Ụ Ệ
ụ
ươ
ng và âm: T ụ
T có phân c c tính d hóa và t
ự Tan Tan.
ụ
ụ
ượ đi n còn l
i).
T không phân c c tính, đ ự nhi u lo i (các lo i t ạ ụ ệ
c chia làm ạ
ề
ạ
có phân c c tính âm và d
ự
ạ ụ
ươ
ng. T ụ
ờ
ồ
Là lo i t có c u t o g m hai b n c c b ng nhôm tách r i ả ự ằ ấ ạ nhờ
m t màng m ng ch t đi n phân.
ệ
ấ
ỏ
ộ
ử ụ
ả ắ
ự
ế
Khi s d ng ph i l p đúng c c tính, n u không ệ
l p đi n môi s b phá h y và làm h ng t ớ
ẽ ị
. ụ
ủ
ỏ
1. T oxit hóa ( t hóa) ụ ụ
HÌNH D NG C A T HÓA
Ủ
Ụ
Ạ
Ceramic) 2. T g m ( t ụ ố ụ
Là lo i t không có c c tính, có tr s ị ố ự
ế ệ
đi n dung nh (1pF đ n 1 µF) nh ng đi n áp làm ư vi c l n kho ng vài trăm voltage. ệ ệ ớ ạ ụ ỏ ả
T g m có nhi u hình dang khác nhau và ụ ố
ề có nhi u cách ghi tr s đi n dung khác nhau. ị ố ệ ề
HÌNH D NG C A T G M
Ụ Ố
Ủ
Ạ
đi n còn đ
ủ ụ ệ
ằ
ố
ướ ủ
Ngoài ra, tr s đi n dung c a t c ượ ị ố ệ kí hi u b ng các v ch màu và vòng màu. Cách ệ ạ kí hi u vòng màu c a t ư ủ ụ ệ ệ cách quy ệ
đi n cũng gi ng nh c c a đi n tr . ở t. Vòng A: h s nhi ệ ố ệ Vòng B: s th nh t. ố ứ ấ Vòng C: s th hai. ố ứ Vòng D: b i s . ộ ố Vòng E: sai s .ố
3. T gi y ụ ấ
ụ
ầ
ạ ụ ả ự ằ ệ ố ằ ụ ấ
không có c c tính. T có c u t o g m Là lo i t ồ ấ ạ ự gi a hai b n c c b ng kim lo i d ng băng dài, ạ ạ ở ữ c cu n là l p đi n môi b ng gi y t m d u và đ ộ ượ ấ ẩ ớ l i d ng ng. T gi y có đi n áp đánh th ng l n ạ ạ ớ ủ ệ lên đ n vài trăm voltage. ế
C U T O VÀ HÌNH D NG T GI Y
Ụ Ấ
Ấ
Ạ
Ạ
không có c c tính, có đi n dung
ự
ệ
ạ ụ
ệ
( kho ng vài pF đ n vài trăm nF) nh ng đi n áp ư ế làm vi c r t cao, lên đ n trên 1000 V. ế ơ ụ ố
g m vì sai s nh , ỏ
ố
tuy n cao t n t
ộ ề
ị ố ệ
t, đ b n cao. đ ủ ụ ượ
c ký hi u b ng ệ
ằ
Là lo i t nhỏ ả ệ ấ T này đ t ti n h n t ắ ề ụ đáp ế ầ ố Tr s đi n dung c a t các
ch m màu trên thân, cách đ c gi ng nh đ c tr ị
ư ọ
ấ
ố
ọ
số
đi n tr .
ệ
ở
4. T mica ụ
C U T O - HÌNH D NG T MICA
Ụ
Ấ
Ạ
Ạ
ẢB NG MÃ QUY Ả B NG MÃ QUY ƯỚ ẠC V CH ƯỚ Ạ C V CH MÀU CHO T Ụ MÀU CHO T Ụ MI CAMI CA
ự
ạ ụ
ướ ấ
c r t ệ
ệ
ệ
có c c tính, có kích th nh nh ng đi n dung l n, đi n áp làm vi c ớ th p ch vài ch c voltage.
Là lo i t ỏ ư ỉ ấ
ụ
5. T tan tan : ụ
HÌNH D NG C A T TAN TAN
Ủ Ụ
Ạ
6. T màng m ng ụ ỏ
Là lo i t không có c c tính. Ch t đi n ạ ụ ự ệ ấ
ặ ế ụ
môi là màng polyester (PE) ho c polyetylen (PS). T có đi n dung vài trăm pF đ n vài ch c µF, nh ng đi n áp làm vi c cao hàng ngàn volt ệ ụ ư ệ ệ
Ỏ
Ụ
Ạ
HÌNH D NG T MÀNG M NG PE (PE FILM CAPACITOR)
Ạ
Ụ
HÌNH D NG T MÀNG M NG PS Ỏ (PS FILM CAPACITOR)
Ñieän dung thay ñoåi nhôø xoay
truïc vít
ñeå ñieàu chænh phaàn dieän tích
truøng nhau
giöõa caùc phieán kim loaïi. Phaàn truøng nhau caøng nhieàu
thì giaù
trò tuï caøng taêng.
7. T có giá tr đi n dung thay đ i: ị ệ ụ ổ
IV. Đ C TÍNH N P – X C A T ĐI N
Ả Ủ Ụ Ệ
Ạ
ệ v i m t ngu n đi n, t
s n p
ệ
ộ
ồ
ụ ẽ ạ
0V tăng d n V
Ặ 1. T n p đi n ụ ạ Khi m c t ắ ụ ớ đi n,ệ b t đ u t ắ ầ ừ
ầ
ớ
DC theo hàm mũ e v i th i ờ
gian t.
ệ
R
K
=
-
t Đi n áp t c th i trên hai đ u t : ầ ụ ờ t V )
1(
e
ứ tv )( c
DC
VDC
C
n p (s)
ụ ạ
t: th i gian t ờ CR ·=t e = 2,71828
: h ng s th i
ố ờ
ằ n p (s)
gian t
ụ ạ
-
Khi t
ụ ạ
ầ ừ
ả
n p thì dòng đi n gi m d n t ệ V
=
DC R
I s c c đ i ban đ u là
xu ng tr s ị ố ố
t
t
-
tr ị ầ ạ ố ự cu i cùng là 0A. ố =)( t
·
i
e
C
V DC R
n p (s)
ụ ạ
ờ
n p
: h ng s th i gian t ố ờ
ằ
ụ ạ
t: th i gian t e = 2,71828 CR ·=t (s)
V
VDC /R
VDC
0,99
0,98
0,95
0,86
0,8VDC
vC(t)
0,63
0,6VDC
0,4VDC
0,37
iC(t)
0,2VDC
0,14
0,05
0,02
0,01
t
τ
2τ
3τ
4τ
5τ
ụ ả ệ
• Chuy n khóa K qua v trí 2, khi đó t
ị
ở
ệ ố
ế
ả
c tính theo công
đ
2. T x đi n x đi n ụ ả ệ ể qua đi n tr R. Lúc này đi n áp trên t s ụ ẽ ệ ầ ừ ị ố DC xu ng đ n 0V theo gi m d n t tr s V hàm s mũ v i th i gian t. ờ ớ ố • Đi n áp x trên hai đ u t ả
ầ ụ ượ t
ệ th c:ứ
t
=
-
v
V
e
C
DC
tr s c c đ i
ệ
ầ ừ ị ố ự ạ xu ng tr s cu i cùng là ị ố ố
ả ố
• Dòng đi n x cũng gi m d n t ả V = DC R
ban đ u là ầ I 0A.
·
t
V
t
-
i
=)( t
e
C
DC R
·
V
VDC /R
VDC
0,8VDC
0,6VDC
vC xả(t)
0,4VDC
0,37
iC xả(t)
0,2VDC
0,14
0,05
0,02
0,01
0
t
τ
2τ
3τ
4τ
5τ
Ụ
V. CÁC KI U GHÉP T Ể 1. Ghép n i ti p ố ế – Khi ghép n i ti p 2 t
đi n l
i v i nhau
ố ế
ụ ệ ạ ớ
1 C
1 1 += CC 1
2
1. Ghép song song
– Khi ghép song song hai t
v i nhau
ụ ớ
C = C1+ C2
Ứ
Ủ Ụ Ệ
VI. CÁC NG D NG C A T ĐI N Ụ 1. T d n đi n t n s cao ệ ở ầ ố ụ ẫ 2. T n p x đi n trong m ch l c ọ ạ ụ ạ ả ệ
PH N II: CU N DÂY (CU N C M)
Ộ Ả
Ộ
Ầ
ộ ả ấ ạ ệ ẫ ộ
1. C u t o ấ ạ Cu n c m có c u t o g m m t dây d n đi n có ồ b cọ
ơ ệ ệ ừ
ề ọ ộ
S n cách đi n (emay, hay còn g i là dây đi n t ) qu n ấ nhi u vòng liên ti p nhau trên m t lõi. ế ộ ố ộ ỗ
Lõi c a cu n dây có th là m t ng r ng (lõi ể ủ không ắ ụ ắ ạ
khí), s t b i hay s t lá. Tùy lo i lõi khác nhau mà cu n ộ c m có kí hi u khác nhau. ệ ả
Ấ
Ạ
KÍ HIÊU,C U T O VÀ HÌNH D NG Ạ CU N C M Ộ Ả
Lõi s t b i ắ ụ
Lõi không khí
Lõi s t ắ mi ngế
Thöôøng duøng trong maïch taàn soá thaáp Thöôøng duøng trong maïch dao ñoäng, loïc, coäng höôûng
Thöôøng duøng trong maïch coäng höôûng
2. Các tham s c a cu n dây ố ủ ộ
• Heä soá töï caûm (ñieän caûm) L : ñaëc
tröng cho khaû naêng tích tröõ naêng löôïng töø tröôøng cuûa cuoän daây.
2
• Heä soá töï caûm phuï thuoäc vaøo soá
7
=
L
p 4
S
10
n l
- voøng daây n,tieát · ·
2
• dieän S, chieàu daøi l vaø vaät lieäu laøm
7
=
m
L
p 4
S
10
r
n l
- loõi · · ·
Cu n dây không có lõi: ộ
Cu n dây có lõi:
ề
ố
ng đ i c a v t li u đ i v i l: chi u dài lõi (m). n: s vòng dây. ố ủ ậ ệ ố ớ ộ c m (H) L: h s t ệ ố ự ả 2) t di n lõi (m S: ti ế ệ th m t μr: h s t ươ ệ ố ừ ẩ
chân không.
• Khi cho dòng đi n I ch y qua cu n dây có n vòng ạ
ộ ệ thông Ф. Quan h gi a L v i dòng ệ ữ ừ ớ
dây s t o ra t ẽ ạ đi n I và t thông Ф là: ừ ệ
= nL
D F L: h s t c m (Henry) ệ ố ự ả
I
D
ị ổ
• N u giá tr dòng đi n ch y trong cu n dây thay đ i, ộ ạ cu n dây cũng thay đ i gây ra ừ ộ ổ
ộ
n
t
D F ế ệ tr t ng phát sinh t ừ ườ 1 s c đi n đ ng c m ng e trên cu n dây và có xu ộ ệ ứ th đ i l p l ế ố ậ ạ ả ứ i dòng đi n ban đ u ầ ệ -= e D
n
t
=
-=
D F - D I D D I
-=
e L
t
e
L
n
Suy ra: D F (cid:222) D
t
D D I
3. Năng l ng n p vào cu n dây ượ ộ ạ
ộ
ạ ệ i d ng t ng. Năng l Khi cho dòng đi n ch y qua cu n dây s t o ra năng tr l ừ ườ ượ ữ ướ ạ ẽ ạ ượ ng tr ữ
ng tr d cượ đ
ượ
1 2
tính theo công th c:ứ W = 2 LI
W: năng l L: h s t ệ ố ự ả I: c ườ ng (J). c m (H). ng đ dòng đi n (A). ệ ộ
4. Đ c tính n p xã c a cu n dây: ủ ộ ặ ạ
ồ i dòng đi n do ệ ạ DC b ng cách t o ra đi n áp c m ng
ộ ằ ồ ố ạ DC nh ng ng ư
ớ ệ ệ
K
Khi đóng khóa K thì cu n dây ch ng l ệ ngu n cung c p V ả ứ ấ c d u nên b ng v i đi n áp ngu n V ượ ấ ệ ằ dòng đi n b ng 0A. Sau đó dòng đi n qua cu n dây ộ ằ tăng lên theo hàm s mũ: ố
R
V
t t
=
-
ti )(
)
1(
e
DC R
VDC
L
L=t R
-
h ng s th i gian n p ạ ố ờ ằ đi n c a cu n dây (s) ộ ệ ủ
ệ
Ng ầ c l ượ ạ ớ ớ ằ
ệ ố ồ ớ ả ầ
i v i dòng đi n, đi n áp trên cu n dây ộ ệ lúc đ u b ng v i đi n áp ngu n V DC, sau đó đi n áp ệ c gi m d n theo hàm s mũ e v i th i gian, và đ ượ ờ tính theo công th c:ứ
t t
-
·
=)( tv
V
e
DC
V
VDC
VDC /R
0,99
0,98
0,95
0,86
0,8VDC
i(t)
0,63
0,6VDC
0,4VDC
0,37
v(t)
0,2VDC
0,14
0,05
0,02
0,01
0
t
τ
2τ
3τ
4τ
5τ
1. Ghép n i ti p:
5. CÁC CÁCH GHÉP CUÔN DÂY ố ế
L1
VDC
L2
L = L1 + L2
2. Ghép song song:
VDC
L1
L2
=
+
1 L
1 L
1 L 1
2
PH N III: B BI N ÁP
Ộ Ế
Ầ
1.
ề
ấ ạ ệ ấ ơ ộ
C u t o: ấ ạ Máy bi n áp có c u t o g m hai hay nhi u cu n ộ ồ ế c tráng s n cách đi n qu n chung trên m t lõi dây (đ ượ (m ch t ) ừ ạ
Ệ
Ạ
Ạ
KÍ HI U, C U T O VÀ HÌNH D NG C A MÁY BI N ÁP
Ấ Ủ
Ế
ệ ộ 1 vào
1, c ườ ẽ ạ
1 t
ng đ I ng bi n thiên s ch y trong ế
2 thay đ i, c m ng cho ổ ả ứ
. T thông qua cu n th c p N ứ ấ ộ
=
-=
D F
N
V 1
1
t
ề ệ ệ 2. Nguyên lý ho t đ ng: ạ ộ Khi cho dòng xoay chi u có đi n áp V ề tr Cu n s c p N ừ ườ ộ ơ ấ m ch ạ t ừ ừ ra 2. dòng đi n xoay chi u có đi n áp V e 1 D
=
-=
V
e
N
2
2
2
D F
t
D
N1 là s vòng dây qu n cu n s c p. N2 là s vòng d y qu n cu n th c p. ứ ấ ộ ơ ấ ộ ấ ấ ố ố ậ
ế
1
3. Các t l a. T l c a bi n áp v đi n áp:
N N
2
2
ỉ ệ ủ ỉ ệ ề ệ V = 1 V
1
2
=
=
b. T l v dòng ỉ ệ ề
1
IN . 2
2
I I
N N
2
1
(cid:222) đi nệ IN . 1
2
c. T l
(
)
(cid:222)
2
2
v t ng tr ở ỉ ệ ề ổ R = N 1 1 R N
VII. M T S NG D NG C A CU N
Ộ Ố Ứ
Ộ
Ủ
Ụ
DÂY
ệ ử
ệ ộ ệ
ể ế
ổ
ộ
ề
ề
ọ
1. Micro đi n đ ng: dùng đ bi n đ i ch n Là linh ki n đi n t ấ đ ng âm thanh thành dòng đi n xoay chi u (hay ệ còn g i là tín hi u xoay chi u). ệ 2. Loa đi n đ ng: Là linh ki n đi n t
dùng bi n đ i dòng
ệ ộ ệ
ệ ừ
ế
ổ
xoay chi u thành ch n đ ng âm thanh.
đi nệ ề
ấ
ộ
