TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
2014
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
ThS. Phạm Văn Anh
Thời lượng: 30 tiết
Bậc học: Đại học
Quảng Ngãi, tháng 12 năm 2014
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN
Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Ở nước ta hiện nay, công nghiệp hóa – hiện đại hóa đang bước vào giai đoạn
phát triển mạnh mẽ. Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí – tự động hóa có nhiều
bước phát triển vượt bậc, góp phần củng cố và xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng cho
nền kinh tế.
Góp phần vào những nỗ lực này, các cán bộ, giảng viên và toàn thể các sinh
viên của đại học Phạm Văn Đồng cũng đang từng bước đổi mới, nâng cao trình độ
chuyên môn, nhằm tạo ra những bước chuyển lớn trong đào tạo và nâng cao chất
lượng tạo.
Từ những yêu cầu trên, tác giả đã biên soạn bài cuốn bài giảng này nhằm làm
tài liệu học tập cho các lớp chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí tại Đại học Phạm Văn
Đồng. Tài liệu này được sử dụng cho sinh viên các lớp đại học tín chỉ với thời lượng
30 tiết. Tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu thiết thực cho các bạn sinh viên.
Trong quá trình biên soạn, chắc chắn tài liệu không tránh khỏi có những sai sót.
Mọi góp ý xin gửi về địa chỉ Phạm Văn Anh - Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường
Đai học Phạm Văn Đồng hoặc thư điện tử: pvanh@pdu.edu.vn. Xin chân thành cảm
ơn.
Tác giả
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN
Trang 2
CHƯƠNG 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN
Mục tiêu
Mục tiêu của chương này giúp sinh viên nắm được các khái niệm cơ bản về
mạch điện, kết cấu hình học của một mạch điện, các thông số cơ bản khi xem xét một
mạch điện. Phần cuối của chương giúp sinh viên nắm được hai định luật Kirchoff,
đây là những định luật cơ bản và là công cụ để giải các bài toán về mạch điện ở các
chương tiếp theo.
1.1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện
1.1.1. Mạch điện: là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn (phần tử
dẫn) tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện thường
gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn. Ví dụ một mạch điện
trong hình 1.1. Mạch điện bao gồm một nguồn điện AC, một bóng đèn, một động cơ
điện và dây dẫn.
AC M
Nguồn điện Bóng đèn Động cơ điện
A
B
ab
c
Dây dẫn
1
2
3
Hình 1.1
1.1.2. Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn
điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng thành
điện năng.
1.1.3. Tải: Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng
năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng v…
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN
Trang 3
1.1.4. Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện
năng từ nguồn đến tải.
1.2. Kết cấu hình học của mạch điện
1.2.1. Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau, trong
đó có cùng một dòng điện chạy từ đầu này đến đầu kia.
1.2.2. Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên.
1.2.3. Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.
1.2.4. Mắt lưới: Vòng mà bên trong không có vòng nào khác
Ví dụ: Mạch điện trên hình 1.1 có 3 nhánh, 2 nútA, B và 3 vòng a, b, c.
1.3 Các đại lượng đặc trưng trong mạch điện
1.3.1. Dòng điện
Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua tiết diện
ngang một vật dẫn: i = dq/dt
Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của điện tích dương trong điện
trường.
1.3.2. Điện áp
Hiệu điện thế (hiệu thế) giữa hai điểm gọi là điện áp. Điện áp giữa hai điểm A
và B là:
tututu BAAB
(1.1)
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế
thấp.
1.3.3. Chiều dương dòng điện và điện áp
Khi giải mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dòng điện và điện áp trong các nhánh gọi
là chiều dương. Kết quả tính toán nếu có trị số dương, chiều dòng điện (điện áp) trong
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN
Trang 4
nhánh ấy trùng với chiều đã vẽ, ngược lại, nếu dòng điện (điện áp) có trị số âm, chiều
của chúng ngược với chiều đã vẽ.
1.3.4. Nguồn điện áp và nguồn dòng điện
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai
cực của nguồn. Nguồn điện áp được ký hiệu như trong hình .12a. Nguồn điện áp còn
được đặc trương bởi một suất điện động e(t) (hình 1.2b).
Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện áp theo
quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp.
u t e t
(1.2)
Trong (1.2) dấu “-” thể hiện sự trái dấu giữa u và e.
Hình 1.2
Nguồn dòng điện i (t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy
trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài. Ký hiệu nguồn dòng được thể hiện ở
hình 1.2c.
1.3.5. Điện trở
` Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng sang
dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng v…Đơn vị của điện trở
là Ω (ôm).
R
uR(t)
i(t)
Hình 1.3