Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Tự động hoá - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Tự động hoá - Trung cấp) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Mạch điện 1 chiều; Từ trường và cảm ứng điện từ; Dòng điện xoay chiều hình sin; Mạch điện phi tuyến. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Tự động hoá - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGHỀ: TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:……/ QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày ….. tháng….. năm của Trường Cao đẳng Cơ giới. Quảng Ngãi, năm (Lưu hành nội bộ) 0
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI MỞ ĐẦU ĐIỆN KỸ THUẬT là một trong những môn học kỹ thuật cơ sở mang tính đặc trưng cao thuộc nghề Tự động hóa công nghiệp. Môn học này có ý nghĩa quyết định đến kỹ năng cũng như kiến thức của người học. Sau khi học tập mô đun này, người học có đủ kiến thức để học tập tiếp các mô đun chuyên ngành. Giáo trình này được thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mô đun/ môn học MH09 của chương trình đào tạo nghề TĐH công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Trung cấp nghề. Ngoài ra, tài liệu cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo. Môn học này được triển khai trước các môn học Vẽ kỹ thuật, Máy điện, Điện cơ bản, Kỹ thuật điện tử…v.v. Công việc lắp đặt, vận hành hay sửa chữa mạch điện trong máy công nghiệp là một trong những yêu cầu bắt buộc đối với công nhân nghề TĐH công nghiệp. Việc học tập tốt môn học này giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung các kiến thức, kỹ năng chuyên môn phần điện của nghề tiếp theo. Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Quảng Ngãi, ngày …… tháng……. năm Tham gia biên soạn 1.Ngô Thị Bích Tần Chủ biên 2. .............................. 2
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Lời mở đầu 2 Mục lục 3 Giáo trình môn học 4 Chương 1: Mạch điện 1 chiều 12 1.Khái niệm về mạch điện một chiều 13 2.Mô hình mạch điện 15 3.Các định luật và các biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều 17 4.Các phương pháp giải mạch một chiều 22 Chương 2: Từ trường và cảm ứng điện từ 44 1. Đại cương về từ trường 45 2. Từ trường của dòng điện 46 3. Các đại lượng đặc trưng của từ trường 47 4. Lực từ 49 5.Hiện tượng cảm ứng điện từ 52 6. Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm 57 Chương 3: Dòng điện xoay chiều hình sin 62 1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều 63 2.Giải mạch điện xoay chiều không phân nhánh 65 3. Mạch xoay chiều 3 pha 75 4. Giải mạch xoay chiều phân nhánh 81 5. Ứng dụng của mạch điện xoay chiều trong công nghiệp 90 Chương 4: Mạch điện phi tuyến 93 1. Mạch điện phi tuyến 94 2. Mạch có dòng điện không sin 100 3. Mạch lọc điện 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 3
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: ĐIỆN KỸ THUẬT Mã môn học: MĐ09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Là môn học cơ sở cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về điện để có thể tiếp thu nội dung các kiến thức chuyên môn phần điện trong các môn học chuyên môn của chuyên ngành Tự động hóa CN. - Tính chất: Là môn học kỹ thuật cơ sở. - Ý nghĩa và vai trò: Điện kỹ thuật là môn học cơ sở trong chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Tự động hóa công nghiệp . Việc học tập tốt môn học này giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung các kiến thức, kỹ năng chuyên môn phần điện của nghề tiếp theo. - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Tự động hóa CN Mục tiêu của môn học: - Kiến thức: A1.Trình bày được định luật cơ bản về điện học, ứng dụng trong kỹ thuật điện. A2.Trình bày được khái niệm cơ bản về điện áp, dòng điện một chiều, xoay chiều, các định luật cơ bản trong mạch điện một chiều và xoay chiều. A3.Trình bày được các khái niệm cơ bản về từ trường, vật liệu từ, các mối liên hệ giữa từ trường và các đại lượng điện, ứng dụng các mạch từ trong kỹ thuật. - Kỹ năng: B1.Vận dụng được các biểu thức để tính toán các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập. 4
B2.Phân tích được sơ đồ mạch đơn giản, biến đổi được mạch phức tạp thành các mạch điện đơn giản. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Rèn luyện được tính nghiêm túc, tỉ mỉ, và có tinh thần trách nhiệm trong công việc. 1. Chương trình khung nghề Tự động hóa Mã Thời gian học tập (giờ) MH/ Số Tổn Trong đó Tên mô đun, môn học tín g MĐ Thực chỉ số Lý Kiểm hành/ thực tập/thí thuyết tra nghiệm/bài tập I Các môn học chung/đại cương 12 25 94 148 13 5 MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 MH 03 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 2 Giáo dục quốc phòng và an MH 04 ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun 16 II chuyên môn ngành nghề 77 68 468 1088 112 43 II.1 Môn học, mô đun cơ sở 24 185 214 36 5 MH 07 Kỹ thuật an toàn lao động 2 30 21 6 3 Nguyên lý máy - chi tiết MH 08 3 45 31 10 4 máy MH 09 Điện kỹ thuật 2 30 21 7 2 MH 10 Vẽ kỹ thuật 2 30 15 13 2 MĐ 11 Máy điện 4 90 35 49 6 MĐ 12 Điện cơ bản 3 60 23 31 6 MĐ 13 Kỹ thuật điện tử cơ bản 3 60 13 43 4 5
Mã Thời gian học tập (giờ) MH/ Số Tổn Trong đó Tên mô đun, môn học tín g MĐ Thực chỉ số Lý Kiểm hành/ thực tập/thí thuyết tra nghiệm/bài tập MĐ 14 AutoCAD 3 60 18 36 6 MĐ 15 Kỹ thuật nguội 2 30 8 19 3 Môn học, mô đun chuyên 12 II.2 53 283 874 76 môn 33 MĐ 16 Kỹ thuật số 3 75 20 49 6 MĐ 17 Kỹ thuật cảm biến 2 45 15 27 3 MĐ 18 Điện tử công suất 2 45 15 28 2 MĐ 19 PLC cơ bản 4 90 26 56 8 MĐ 20 PLC nâng cao 3 60 10 42 8 12 MĐ 21 Trang bị điện 5 28 84 8 0 MĐ 22 Thiết bị và hệ thống tự động 4 90 26 58 6 MĐ 23 Vi điều khiển 4 90 26 57 7 Gia công cơ khí trên máy MĐ 24 4 75 24 48 3 công cụ Điều khiển khí nén - thủy MĐ 25 4 90 30 55 5 lực Lắp đặt vận hành hệ thống MĐ 26 4 90 23 61 6 cơ điện tử Mạng truyền thông công MĐ 27 4 75 25 46 4 nghiệp 28 MĐ 28 Thực tập tốt nghiệp 10 15 263 10 8 19 Tổng cộng 89 562 1236 125 23 6
2. Chương trình chi tiết môn học Thời gian(giờ) Số Tổng Lý Thực hành, thí Kiểm Tên chương mục TT số thuyết nghiệm, thảo tra luận, bài tập 1 Mạch điện một chiều 10 7 2 1 Khái niệm về mạch điện một 1 chiều. Mô hình mạch điện. 1 1 Các định luật và biểu thức cơ 2 bản trong mạch điện một chiều. Các phương pháp giải mạch 3 1 điện một chiều. 2 Từ trường và cảm ứng điện 5 4 1 từ Đại cương về từ trường. 0.5 Từ trường của dòng điện. 0.5 Các đại lượng đặc trưng của 0.5 từ trường. Lực từ. 0.5 Hiện tượng cảm ứng điện từ 1 Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm 1 3 Dòng điện xoay chiều hình 10 7 2 1 sin Khái niệm về dòng điện xoay 0.5 chiều Giải mạch xoay chiều không 0.5 0,5 phân nhánh Mạch xoay chiều 3 pha 1 0.5 Giải mạch xoay chiều phân 1 0.5 nhánh Ứng dụng của mạch điện 4 0.5 xoay chiều trong công nghiệp 4 Mạch điện phi tuyến 5 3 2 Mạch điện phi tuyến 1 0,5 Mạch điện có dòng điện 1 0,5 không sin Mạch lọc điện 1 1 Cộng 30 21 7 2 7
3. Điều kiện thực hiện môn học: 3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành. 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hê ̣ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiên quy chế đào tạo áp du ̣ng ta ̣i Trường Cao đẳ ng Cơ ̣ giới như sau: 8
Điể m đánh giá ̣ Trong số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ A1, C1 1 Sau 5 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A1,A2, B1,B2, 2 Sau 10 thực hành Trắc nghiệm/ C1 giờ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1, 1 Sau 30 học thực hành thực hành B2,C1 giờ trên mô hình 4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân. 5. Hướng dẫn thực hiện môn học 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Tự động hóa Công nghiệp 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1. Đối với người dạy 9
́ * Lý thuyế t: Ap du ̣ng phương pháp da ̣y ho ̣c tích cực bao gồ m: Trình chiếu, thuyết trình ngắ n, nêu vấn đề, hướng dẫn đo ̣c tà i liêu, bài tập cụ thể, ̣ câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhó m nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nô ̣i dung đề ra. - Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng các mạch điện 1 chiều và xoay chiều, các loại thiết bị điều khiển. * Thả o luâ ̣n: Phân chia nhó m nhỏ thả o luân theo nô ̣i dung đề ra. ̣ * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. 10
- Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: [1] Điện kỹ thuật . Nguyễn Viết Hải - Nhà xuất bản lao động Xã Hội – Hà Nội – Năm 2004. [2] Cơ sở kỹ thuật điện. Hoàng Hữu Thận. Nhà xuất bản kỹ thuật Hà Nội – Năm 1980. [3] Giáo trình kỹ thuật điện. Vụ trung học chuyên nghiệp và dạy nghề - Nhà xuất bản Giáo Dục –Năm 2005. [4] Mạch điện 1 . Phạm Thị Cư (chủ biên) - Nhà Xuất bản Giáo dục - 1996. [5] Cơ sở lý thuyết mạch điện . Nguyễn Bình Thành - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1980. [6] Kỹ thuật điện đại cương . Hoàng Hữu Thận - Nhà Xuất bản Đại học và Trung học chyên nghiệp - Hà Nội - 1976. [7] Bài tập Kỹ thuật điện đại cương . Hoàng Hữu Thận - Nhà Xuất bản Đại học và Trung học chyên nghiệp - Hà Nội - 1980. 11
Chương 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Mã chương: MH09-01 Giới thiệu: Khái niệm và định nghĩa về dòng điện và mạch điện là những khái niệm, định nghĩa cơ bản nhất trong ngành điện. Để tìm hiểu về các khái niệm, định nghĩa trong ngành điện, trước tiên cần phải hiểu rõ khái niệm dòng điện, bản chất dòng điện, các tác dụng của dòng điện và các định nghĩa về mạch điện. Bài học này giới thiệu các nội dung cơ bản nhất về dòng điện và mạch điện. Mục tiêu: -Trình bày được khái niệm về dòng điện một chiều, khái niệm về mạch điện. -Phân tích được nhiệm vụ, vai trò của các phần tử cấu thành mạch điện như: nguồn điện, dây dẫn, phụ tải, thiết bị đo lường. -Giải thích được cách xây dựng mô hình mạch điện, các phần tử chính trong mạch điện. -Phát biểu được các định luật cơ bản trong mạch điện một chiều, các phương pháp giải bài toán mạch điện một chiều. -Có khả năng học tập độc lập, chuyên cần trong công việc. Phương pháp giảng dạy và học tập chương 1 - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ những kiến thức cơ bản về mạch điện 1 chiều - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. 12
- Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết:: 1 điểm kiểm tra (hình thức: lý thuyết)  Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính: 1. Khái niệm về mạch điện một chiều 1.1. Dòng điện và dòng điện một chiều 1.1.1.Định nghĩa dòng điện Khi đặt vật dẫn trong điện trường (điện trường là khoảng không gian bao quanh một điện tích mà ở đó có lực tác dụng của lực điện tích lên các điện tích khác) dưới tác dụng của lực điện trường các điện tích dương sẽ di chuyển từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp hơn, còn các điện tích âm thì di chuyển ngược lại tạo thành dòng điện. 13
Vậy: Dòng điện là dòng các điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường. 1.1.2.Định nghĩa dòng điện 1 chiều Dòng điện một chiều: Là dòng điện có chiều và cả độ lớn không thay đổi theo thời gian. Như dòng điện từ pin và acquy hoặc dòng từ máy điện một chiều. Để đo cường độ dòng điện ta dùng Ampe kế một chiều. 1.2. Chiều qui ước của dòng điện Quy ước: Chiều dòng điện là chiều di chuyển của các điện tích dương (đó cũng là chiều của điện trường) 1.3. Cường độ và mật độ dòng điện 1.3.1. Cường độ dòng điện Đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng điện gọi là cường độ dòng điện ( gọi tắt là dòng điện ), kí hiệu: I. Cường độ dòng điện là lượng điện tích qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong một đơn vị thời gian. q I t Trong đó: q: điện tích (C) t: thời gian (s) I: cường độ dòng điện (A) Ampe là cường độ của dòng điện cứ một giây thì có một culông chuyển qua tiết điện thẳng của dây dẫn. 1kA=103A, 1mA=10-3A, 1A=10-6A Nếu điện tích di chuyển qua dây dẫn không đều theo thời gian sẽ tạo ra dòng điện có cường độ thay đổi (ký hiệu là i). Giả sử trong thời gian rất nhỏ dq dt, có lượng điện tích dq qua tiết điện dây thì cường độ dòng điện i  . dt Khi điện tích di chuyển theo một hướng nhất định với tốc độ không đối sẽ tạo thành dòng điện một chiều (hay dòng điện không đổi). 14
Vậy dòng điện một chiều là dòng điện có chiều và trị số không đổi theo thời gian. Đồ thị của nó là một đường thẳng song song với trục thời gian. Nếu dòng điện có trị số hoặc chiều biến đổi theo thời gian được gọi là dòng điện biến đổi. Dòng điện biến đổi có thể là dòng điện không chu kỳ hoặc dòng điện có chu kỳ. Ví dụ: dòng điện tắt dần đó là dòng điện không chu kỳ. Dòng điện có chu kỳ là dòng điện biến đổi tuần hoàn nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian nhất định nó lặp lại trị số và dạng biến thiên như cũ. Trong các dòng điện có chu kỳ thì quan trọng nhất là dòng điện xoay chiều hình sin. 1.3.2. Mật độ dòng điện Khi cường độ dòng điện qua một đơn vị diện tích được gọi là mật độ dòng điện, kí hiệu là  (denta). I   S Trong đó: I: cường độ dòng điện (A) S: diện tích tiết điện dây (m2)  : mật độ dòng điện (A/m2 ), (A/cm2 ), (A/mm2 ) Cường độ dòng điện dọc theo một đoạn dây dẫn là như nhau ở mọi tiết diện nên ở chỗ nào tiết diện dây nhỏ, mật độ dòng điện sẽ là lớn và ngược lại. Ví dụ 1.1: dây dẫn có tiết diện 95mm2 dòng điện I= 200A qua. Tính mật độ dòng điện. I 200 Giải: Mật độ dòng điện là:     2,05 (A/mm2 ) S 95 2. Mô hình mạch điện 2.1. Mạch điện Mạch điện: Mạch điện là tập hợp bao gồm các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn tạo thành mạch kín để dòng điện chạy qua. 15
Các phần tử của mạch điện bao gồm: nguồn, dây dẫn, tải. Ngoài ra còn có các phần tử đóng cắt, bảo vệ và điều khiển. Ví dụ mạch điện đơn giản: CCc K U Đ H1.1. Mô hình mô tả mạch điện đơn giản 2.2. Các phần tử cấu thành mạch điện Nguồn điện: Là thiết bị sản sinh ra điện năng. Về nguyên lý nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng khác nhau thành năng lượng điện. Trên sơ đồ mạch điện thì nguồn điện được biểu thị bằng một suất điện động và một điện trở trong r0 . - + F F H1.2. Sơ đồ thay thế nguồn điện Dây dẫn: Dây dẫn dùng đễ truyền tải năng lượng từ nguồn đến tải, trến sơ đồ mạch điện. nó được biểu thi như sau: H1.3. Kí hiệu dây dẫn Tải (hộ tiêu thụ): Tải là thiết bị tiêu thụ điện năng, nó có tác dụng biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác như: nhiệt, quang, cơ, ... 16
R R C L H1.4. Kí hiệu phụ tải  Các thiết bị đóng- cắt: Công tắc, cầu dao, aphương trìnhômát, máy cắt, ...  Các thiết bị bảo vệ: Cầu chì, aphương trìnhômát, rơle, ...  Các thiết bị đo lường: Đồng hồ Ampe kế, Vôn kê, công tơ, ... Kết cấu hình học của mạch điện Mạch điện được biểu diễn bằng các ký hiệu hình học, các ký hiệu được biểu diễn thành một hệ thống gọi là sơ đồ mạch điện và được kết cấu bởi các yếu tố theo qui ước, định nghĩa sau: Nhánh: Là một đoạn mạch, gồm các phần tử nối nối tiếp nhau mà trong đó chỉ có một dòng điện chạy qua. Nút: Là điểm gặp nhau của từ 3 nhánh trử lên. Mạch điện không có nút được gọi là mạch điện không phân nhánh. Vòng: Vòng là lối đi khép kín thông qua các nhánh. Một mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều nguồn và nhiều nút. 3. Các định luật và các biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều 3.1. Định luật Ohm Định luật Ohm do nhà bác học G.Ohm người Đức tìm ra bằng thực nghiệm ở nửa đầu thế kỷ 19, là một trong những định luật cơ bản của mạch điện. Với đoạn mạch. U I R I: Cường độ dòng điện (A) U: Điện áp (V) 17
R: Điện trở () Với toàn mạch: E I E: Sức điện động (V) R Định luật Ohm nêu mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp ở mạch điện không phân nhánh. Đối với mạch điện phân nhánh, quan hệ giữa các dòng điện và điện áp sẽ phức tạp hơn rất nhiều. 3.2. Công suất và điện năng trong mạch điện một chiều 3.2.1. Công của dòng điện Công của dòng điện là lượng điện năng một đoạn mạch tiêu thụ khi trong mạnh có dòng điện chạy qua và chuyển hóa thành nhiều dạng năng lượng khác. Công của dòng điện đo bằng công của dòng điện thực hiện khi di chuyển bố trí theo hướng các điện tích. Công thức tính Công của dòng điện – Công thức tính công: I A – Trong đó:  A: Công (J) r0 R  P: Công suất (W) E  U: Hiệu điện thế (V) B  I: Cường độ dòng điện (A) t: Thời gian sinh công(s) Hình 1.9. Nguồn điện nối với tải. – Công của dòng điện đo bằng đơn vị Jun (J): Đổi đơn vị: 1J = 1W.1s = 1V.1A.1s; 1kW.h = 1000W.3600s = 3600000J = 3,6.10 6J 18
4.2. Công suất của dòng điện Nối nguồn điện F có sức điện động E và điện trở trong r0 với một tải điện trở. Dưới tác dụng của lực trường ngoài của nguồn điện, các điện tích liên tục chuyển động qua nguồn và mạch ngoài tạo thành dòng điện I. Công của trường ngoài cũng là công của nguồn để di chuyển một điện tích q qua nguồn là: Af =E.q mà q=I.t thay vào ta có Af =E.I.t Theo định luật bảo toàn năng lượng thì công của nguồn sẽ biến đổi thành các dạng năng lượng khác ở phần tử của mạch, cụ thể là ở tải R và ở chính điện trở trong r0 của nguồn. Gọi điện áp trên tải (giữa hai cực AB) là U = VA - VB năng lượng do điện tích q thực hiện khi qua đoạn mạch AB sẽ là: A=U.q=U.I.t Còn một phần năng lượng sẽ tiêu tán bên trong nguồn dưới dạng nhiệt: ∆A0 = Af – A=(E-U)It=∆U0 It Hiệu giữa sức điện động với điện áp trên hai cực của nó gọi là sụt áp bên trong nguồn, ký hiệu ∆U0 = E-U Từ đó ta có phương trình cân bằng sức điện động trong mạch: E=U+∆U 0 Vậy sức điện động của nguồn bằng tổng điện áp trên hai cực nguồn với sụt áp bên trong nguồn. Sụt áp trong nguồn, theo định luật Ôm, tỷ lệ với dòng điện qua nguồn: ∆U0 =r0 I ở đây hệ số tỷ lệ r0 chính là điện trở trong của nguồn. Khi nguồn hở mạch I=0 thì ∆U0=0 từ đó E=U, sức điện động nguồn bằng điện áp trên hai cực nguồn kkhi hở mạch. Vì thế có thể đo sức điện động bằng vôn-mét mắc vào hai cực nguồn đang hở mạch (không tải). Tỷ số giữa công A và thời gian thực hiện t gọi là công suất P: 19