Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Công nghệ ôtô) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

Chia sẻ: Cố Tiêu Tiêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:167

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Công nghệ ôtô) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên phân tích được đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động của các linh kiện kiện điện tử thông dụng; nhận dạng chính xác ký hiệu của linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng; đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử; đọc, phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện tử cơ bản;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Công nghệ ôtô) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ CÔNG NGHỆ ÔTÔ (Ban hành theo quyết định số 820/QĐ-CĐHHII, ngày 22 tháng 12 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Hàng Hải II) ( Lưu hành nội bộ) TP.HCM, năm 2020 1
LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô ở trình độ Cao đẳng, giáo trình Điện tử cơ bản là một trong những giáo trình môn học/môđun đào tạo chuyên ngành. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chư ng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 30 giờ gồm có: MH08-01: Khái niệm cơ bản và giới thiệu về đồng hồ VOM MH08-02: Linh kiện thụ động MH08-03: Linh kiện bán dẫn MH08-04: Các mạch điện tử cơ bản MH08-05: Các mạch điện tử trong ô tô Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Cơ Khí – Trường cao đẳng Hàng Hải II ........, ngày ….. tháng ….. năm 20 Tổ bộ môn 2
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học : Điện tử cơ bản Mô dun : MH 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học : + Vị trí của môn học : Môn học được bố trí dạy sau khi học xong các môn học cơ sở như: Tin học, điện kỹ thuật và học trước khi học các mô đun chuyên sâu như: Kỹ thuật chung về ô tô, bảo dưỡng và sửa chữa điện thân xe, chẩn đoán kỹ thuật ô tô... + Ý nghĩa và vai trò của môn học : Điện tử cơ bản là môn học nói về tất cả các linh kiện cần thiết để tạo nên các mạch điện tử, bằng cách ghép nối các linh kiện trong một mạch điện tử và làm cho nó hoạt động. Vì thế, việc hiểu đặc điểm cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý hoạt động của linh kiện, đánh giá đầy đủ các đặc tính, ứng dụng các giá trị của chúng là việc đầu tiên một người thợ sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử phải tìm hiểu. Đối với học viên học công nghệ ô tô thì cuốn sách này sẽ giúp tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính năng và ứng dụng của các linh kiện điện tử sử dụng trong các mạch điện cơ bản, mạch đánh lửa của ô tô. Nếu mục đích của công việc là có kiến thức và kỹ năng để sửa chữa thì việc làm hiệu quả nhất của học viên là hiểu rõ các tính năng, thực hiện được cách đo kiểm tra các thông số các linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế các vật liệu, linh kiện đã bị hỏng. Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập được phần lớn những lĩnh vực mà học viên cần biết để sao cho những mạch điện tử trở thành đối tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửa chữa và đem lại cho học viên những thông tin cần biết . Tính chất của môn học : Là môn học bắt buộc - Phân tích được đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động của các linh kiện kiện điện tử thông dụng. - Nhận dạng chính xác ký hiệu của linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng. Về kỹ năng - Đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử - Đọc, phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện tử cơ bản Về năng lực tự chủ tự chịu trách nhiệm: - Rèn luyện tính tỷ mỉ chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp - Làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, chịu trách nhiệm cá nhân và trách nhiệm đối với nhóm. Nội dung môn học : MH08-01: Khái niệm c bản và giới thiệu về đồng hồ VOM MH08-02: Linh kiện thụ động MH08-03: Linh kiện bán dẫn MH08-04: Các mạch điện tử c bản MH08-05: Các mạch điện tử trong ô tô 11 3
BÀI 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG HỒ VOM Mã bài: MĐ-02 Giới thiệu Trong bài học này sẽ nêu lên các tính chất, ứng dụng của dòng điện, các vật liệu điện sử dụng trong đời sống dân dụng và công nghiệp. Ngoài ra còn giới thiệu về chức năng của đồng hồ VOM, đây là dụng cụ thường xuyên sử dụng đối với người kỹ thuật viên để kiểm tra và sửa chữa các linh kiện, cách mạch điện - điện tử... Mục tiêu - Nêu được khái niệm về dòng điện, dòng điện một chiều - Nêu được các tính chất cơ bản của vật liệu điện, vật liệu cách điện, vật liệu từ. - Nêu được chức năng của đồng hồ VOM. - Hiểu, vận dụng đồng hồ VOM để kiểm tra linh kiện, mạch điện - điện tử - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo trong học tập. I. KHÁI NIỆM DÒNG ĐIỆN 1.1 Dòng điện và dòng 1 chiều A. Khái niệm và định nghĩa Khi ta nối vật tích điện với vật không tích điện bằng vật dẫn thì các điện tích sẽ chuyển dời từ qua sang hình 1-1a , tạo thành dòng điện tích qua vật dẫn . Các điện tích chuyển dời được chính là do lực điện trường tác dụng lên chúng theo một hướng nhất định. Trên hình 1-1, hướng điện trường là từ về B. 4
Khi nối hai bản cực của tụ điện hình 1-1) bằng một dây dẫn . Tụ điện sẽ phóng điện, các điện tích dư ng chuyển dời từ bản qua về và các điện âm chuyển dời từ qua về . Như vậy, trong dây dẫn cũng có dòng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường. - Định nghĩa: ng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường gọi là dòng điện. - Điều kiện duy trì dòng điện, nguồn điện Muốn có dòng điện tích chuyển động, trong vật dẫn phải có lực điện trường. dụng lên điện tích nữa, các điện tích ngừng di chuyển từ về , d ng điện thế cũng mất. Muốn duy trì dòng điện liện tục trong vật dẫn , ta phải đưa các điện tích từ về . Khi đó giữa và vẫn duy trì một điện trường và các điện tích lại tiếp tục di chuyển từ qua về hình 1-2a . Điều đó cũng tương tự nước chảy từ bình sang bình hình 1-2b qua ống O. Nếu không có bơm bơm nước từ lên thì nước chảy qua O. Khi độ chênh mực nước h giữa A và B còn. Sau một thời gian, mực nước ở và bằng nhau, nước thôi chảy qua O. Nhờ bơm, nước được đưa từ về , duy trì độ chênh mực nước h, và do đó duy trì liên tục dòng nước hình 1-1a và b, dòng điện chỉ tồn tại trong một thời gian rất ngắn. Khi điện tích quả cầu giảm đi, điện tích quả cầu tăng lên, điện thế ở và trở nên bằng nhau. Hiệu điện thế giữa chúng bằng không, nên không có lực điện trường tác qua ống O. Như vậy, điều kiện duy trì dòng nước là có độ chênh mức nước h. Tư ng tự điều kiện duy trì dòng điện trong vật dẫn là phải duy trì độ chênh điện thế giữa đầu và cuối vật dẫn, tức phải có một điện áp đặt vào vật dẫn. Thiết bị duy trì độ chênh điện thế để tạo ra dòng điện trong mạch điện gọi là nguồn điện. Nguồn điện trong mạch điện cũng có vai trò như b m trong mạch thủy lực. Như ta đã biết, trong kim loại có các điện tử tự do, bình thường, các điện tử tự do tham gia vào chuyển động nhiệt hơn loại và dao động xung quanh các nút mạng tinh thể hình 1- a , nên kim loại trung hòa về điện và trong kim loại không có dòng điện 5
Khi đặt kim loại vào trong một điện trường hình 1- b các điện tử sẽ chịu tác dụng một lực điện trường theo cũng một hướng ngược chiều với chiều điện trường vì điện tử tích điện âm , nên chúng sẽ di chuyển theo hướng ngược với chiều điện trường, tạo thành dòng điện. Vậy, Theo quy ước, chiều dòng điện là chiều chuyển dời của các điện tích dư ng, tức theo chiều của điện trường, trong khi đó, dòng điện tử lại di chuyển ngược với chiều điện trường. Vậy chiều di chuyển của dòng điện tử trong kim loại ngược với chiều quy ước của dòng điện hình 1-3c). - Bản chất dòng điện trong dung dịch điện phân bản chất dòng điện trong dung dịch điện phân: Thực nghiệm chứng tỏ rằng các dung dịch điện phân là vật dẫn tốt. Nhúng vào dung dịch điện phân hai thanh kim loại làm điện cực rồi nối tới nguồn điện, ta thấy có dòng điện qua mạch hình 1-4). Hình 1 Dòng điện qua dung dịch điện -4 phân Cực nối tới cực dư ng nguồn gọi là anốt, cực nối tới cực âm nguồn gọi là catốt. Ta biết trong dung dịch điện phân, các phân tử muối, axit, ba kiềm đều bị phân tích thành các phần tử mang điện, gọi là ion. Đó là hiện tượng điện ly. Chẳng hạn, muối ăn tan trong nước sẽ điện ly theo phư ng trình sau: CaCl Na+ + Cl- + - Các ion dư ng như Na gọi là calion, các ion âm như Cl ). ọi là anion. ình thường, các ion trong dung dịch tham gia chuyển động nhiệt. Chúng chuyển động h n loại, nên không tạo thành dòng điện. Khi đặt vào nguồn điện, lực điện trường sẽ bắt các ion chuyển dời có hướng: anion chuyển về phía anốt, c n cation về phía catốt tức ion dư ng chuyển động theo chiều điện trường, c n ion âm chuyển động ngược chiều điện trường . Kết quả là trong dung dịch, có dòng điện, chiều quy ước từ anốt về catốt Vậy dòng điện trong chất điện phân là dòng các ion chuyển dời có hướng do tác dụng của lực điện trường. Hiện tượng điện phân: - Khi dòng điện qua dung dịch muối ăn, anion Cl đi về cực dư ng anốt c n + - cation Na đi về cực âm catốt . Tại cực dư ng Cl nhường bớt điện tử cho điện cực vì cực dư ng luôn luôn thiếu điện tử và trở thành nguyên tử clot rung h a. + cực âm, cation Na thu thêm điện tử ở điện cực vì cực âm luôn luôn thiếu điện tử trở thành nguyên tử Na giải phóng ở cực âm. Kết quả là phân tử muối ăn bị dòng điện phân tích thành clo ở cực dư ng và natri ở cực âm. Nếu dung dịch điện phân là một muối của đồng thì ở cực âm, ta sẽ thu được kim loại đồng. Như vậy, khi dòng điện qua chất điện phân, sẽ xảy ra hiện 6
tượng phân tích chất điện phân, giải phóng kim loại hoặc hyđrô ở cực âm. Đó là hiện tượng điện phân ng điện qua dung dịch càng lớn và càng lâu, thì lư ng kim loại giải phóng ở âm cực càng lớn. Như vậy, giữa điện tích qua dung dịch điện phân và lượng chất được giải phóng, có mối quan hệ tỷ lệ. uan hệ này đã được arađây thiết lập từ thực nghiệm vào các năm 1833-1834. Hiện tượng cực dương tán: Ta xét trường hợp cực dư ng làm bằng kim loại cùng loại với dung dịch điện phân, chẳng hạn ta điện phân dung dịch đồng sun at hay 1 loại muối đồng tan nào ++ đó , với cực dư ng làm bằng đồng. Khi đó cation Ca đi về cực âm catốt và -- nhận thêm điện tử, trở thành nguyên tử đồng bám vào catốt, Các anion O4 đi về cực dư ng và phản ứng tạo thành muối đồng: SO -- + Cu = CuSO + 2e- 4 4 Đồng sun at vừa được tạo thành lại tan vào dung dịch, bổ sung lượng muối đồng vừa được phân tích. Kết quả là cực dư ng bằng đồng bị h a tan dần vào dung dịch, còn cực âm thì có một lớp mới được giải phóng, còn lượng muối đồng trong dung dịch không thay đổi. Đó là hiện tượng cực dương tan. Trong luyện kim, hiện tượng điện phân được ứng dụng để tinh chế và điều chế một số kim loại. Muốn tinh chế kim loại, người ta ứng dụng hiện tượng cực dư ng tan. Chẳng hạn, để tinh chế đồng, người ta dùng thanh đồng cần tinh chế làm cực dư ng, dung dịch điện phân là muối đồng tan. Khi dòng điện qua dung dịch, thanh đồng bị h a tan dần, và ở cực âm sẽ hình thành một lớp đồng tinh khiết. Để điều chế kim loại, luyện kim bằng dòng điện, người ta tiến hành điện phân quặng kim loại nóng chảy hoặc các dung dịch muối của chúng. Chẳng hạn, để luyện nhôm, người ta điện phân quặng bâu xit nhôm ôxit l2O3) nóng chảy trong criolit để luyện natri, người ta điện phân muối ăn NaCl nóng chảy. - Mạ là phư ơng pháp dùng dòng điện để phủ lên các đồ vật một lớp kim loại không gỉ như: bạc, vàng... Muốn mạ một vật nào đó, cần làm sạch bề mặt cần mạ rồi nhúng vào bình điện phân làm thành cực âm. Cực dư ng là thỏi kim loại của lớp mạ như bạc, vàng, tùy theo muốn mạ lớp kim loại nào . ung dịch điện phân là một muối tan của kim loại mạ. Khi dòng điện qua dung dịch, một lớp kim loại mạ sẽ phủ kín bề mặt cần mạ, c n cự dư ng bị m n dần. Tùy theo cường độ và thời gian dòng điện qua mà ta có lớp kim loại phủ mỏng hay dày. Ta làm thí nghiệm như sau: đặt hai bản cực song song cách nhau trong khống khí rồi nối vào nguồn điện hình 1-5). Đặt điện kế để phát hiện d ng điện trong mạch. Kim điện kế chỉ số không, báo cho biết trong mạch không có dòng điện. Như vậy, bình thường chất khí không dẫn điện. Nếu ta đốt nóng không khí giữa hai bản cực hoặc chiếu vào đó một chùm bức xạ mạnh thì kim điện kế lệch đi,báo cho biết trong mạch có dòng điện. 7
Điều đó được giả thích như sau: ình thường chất khí có rất ít điện tử tự do, nên chất khí không dẫn điện. Khi có tác nhân ion hóa các nguyên tử bị kích thích và một số điện tử thoát ra trở thành điện tử tự do, nguyên tử trở thành ion dư ng. Hình 1-7 Hàn điện hồ quang 8
Một số nguyên tử trung hòa lại nhận them điện tử tự do trở thành ion âm. ưới tác dụng của điện trường, ion dư ng chuyển động về cực âm catốt K , còn điện tử và ion âm chuyển động về cực dư ng anốt , tạo nên dòng điện. Vậy dòng điện trong chất khí là dòng các điện tử và các ion chuyển dời có hướng trong điện trường.  thí nghiệm vẽ trên hình 1-5, nếu ta tăng dần điện áp giữa hai bản cực -K đo bằng vôn mét V , thì quá trình phóng điện qua chất khí trải qua các giai đoạn sau: 1- Giai đoạn phóng điện tối: đó là giai đoạn điện áp c n thấp, dòng điện qua chất khí do các điện tử và ion hình thành dưới tác dụng của yếu tố kích thích bên ngoài. Lúc đầu, điện áp tăng dòng điện cũng tăng. au đó, tất cả các điện tử và ion sinh ra đã tham gia chuyển động thành dòng điện cả thì dòng điện không tăng nữa, ta có dòng điện bão h a. Đặc điểm của giai đoạn phóng điện tối là chất khí không phát sáng, và nếu bỏ tác nhân ion hóa thì dòng điện cũng hết, nên c n gọi là phóng điện không tự duy trì. 2- Giai đoạn phóng điện tia lửa: c n gọi là giai đoạn phóng điện phát sáng. Đó là giai đoạn điện áp đã khá cao, điện trường giữa hai điện cực – K đủ mạnh, gia tốc các điện tử và ion gây va chạm với các phần tử khí, làm bật ra các điện tử tự do và do đó tạo thành ion mới. Kết quả là mật độ điện tử và ion tăng đột ngột, dòng điện tăng lên rất lớn, khối khí bị đốt nóng và phát sáng. ấy giờ nếu ta bỏ nguồn gây ion đi, dòng điện trong mạch vẫn c n phóng điện tự duy trì . 3- Phóng điện hồ quang: giai đoạn phóng điện hồ quang xảy ra khi khối khí bị đốt nóng dữ dội, điện tử tự do được tạo ra rất nhiều, chuyển động trong điện trường mạnh. Chúng chuyển động rất nhanh, đến đập vào anốt nóng 0 đến sáng chói đến 00 . Đặc điểm của dạng phóng điện này là nhiệt độ rất cao,phát ra ánh sáng chói, giàu tia tử ngoại và cực dư ng bị m n đi nhanh chóng và không cần tác nhân ion hóa bên ngoài, nên cũng thuộc dạng phóng điện tự duy trì. Trong thực tế người ta có thể tạo thành hồ quang như sau: nối hai điện cực than với một nguồn điện khoảng 0- 0V, cho tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra một khoảng ngắn hình 1- . Ngay lập tức một tia lửa sáng chói bật lên giữa hai điện cực, tạo thành hồ quang. uan sát ta sẽ thấy cực dư ng anốt rất sáng và bị m n dần, c n cực am anốt có một khoảng h i tối h n, gọi là khoảng tối âm cực. Nguyên tắc này được ứng dụng làm đèn hồ quang. Hồ quang cũng sinh ra khi ta đóng ngắt cầu dao điện. Với điện áp lớn thì hồ quang này rất nguy hiểm. Vì thế ở các thiết bị đóng cắt điện áp cao, dòng điện lớn, cần có biện pháp dập nhanh hồ quang một cách tin cậy. 9
Hồ quang điện có ứng dụng rất phong phú trong kỹ thuật. Hình 1-7; vẽ s đồ hàn điện hồ quang. Nguồn điện hàn do máy phát điện hoặc máy biến áp hàn cung cấp, một cự nguồn nối với kim loại cần hàn, cực kia nối tới mỏ hàn. Hồ quang sinh ra ở ch hàn làm chảy que hàn lấp kín mối hàn. ue hàn có phủ thuốc hàn để đánh sạch mối hàn. Thực tế, người ta dùng ngay que hàn làm đầu mỏ hàn 2. Theo nguyên tắc này, ta có thể cắt hoặc khoan kim loại bằng hồ quang. uá trình phóng điện trong chất khí là c sở để chế tạo các đền có khí như đèn ống, đèn gadôtrôn, tiratrôn, nêôn v.v... 1.2. Quy ước của dòng điên Theo quy ước, chiều dòng điện là chiều chuyển động của các điện tích dư ng. Như vậy, trong vật dẫn, dòng điện sẽ đi từ nơi có điện thế cao từ , hình 1-2a) đến n i có điện thế thấp đến . Ngược lại, trong nguồn điện, dòng điện đi từ cực có điện thế thấp đến cực có điện thế cao hơn. Cực có điện thế cao của nguồn gọi là cực dư ng , cực kia là cực âm - hình 1-8) 1.Cường độ dòng điện và mật độ dòng điện a. Cường độ dòng điện Để xác định độ lớn của dòng điện, người ta dùng đại lượng gọi là cường độ ng điện, được định nghĩa như sau: Định nghĩa: Cường độ dòng điện là lượng điện tích qua tiết diện của dây dẫn trong một đ n vị thời gian tính bằng sec . Nếu trong thời gian t, lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn q, thì cường độ ng điện xác định bằng biểu thức: đây, là cường độ dòng điện. 10
Trong hệ đơn vị đo lường hợp pháp Việt Nam, q tính ra culông, t ra sec thì tính ra ampe, ký hiệu . Nếu q 1C, t 1s thì 1 . Vậy ampe là cường độ của 11
Vti m ng ng Làm dây dẫn,tiếp điểm, Đồng 1,75.10-8 thanh Đồng thau Cu+Zn (7-8). 10-8 cái... Nhôm 2,9. 10-8 Dùng làm bộ phận đốt Vonfram 5,6. 10-8 nóng Constantan (60%Cu+ 40%Ni) (49 - 51). 10-8 trong thiết bị gia nhiệt -8 Maiso (Cu+ Zn+ Ni) 30. 10 Maganin (86%Cu + 12% Mn+2% Ni) 42. 10-8 Dùng làm vật liệu cách Thủy tinh 109 điện ầu máy biến áp 1010-1013 Nhựa PVC 1013-1014 Sứ 1013 c. - Các vật liệu dẫn điện đều có những đặc điểm sau đây: - Điện trở suất thấp 12
- Hầu hết đều là kim loại và hợp kim Có độ bền tốt, d o, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi…  Khi cần chọn lựa vật liệu dẫn điện người ta thường căn cứ vào: -Tùy vào nhu cầu sử dụng mà người ta chọn vật liệu có điện trở suất phù hợp. Ví dụ: như khi chế tạo dây dẫn thường dùng đồng, nhôm có bé , c n khi làm các dây đốt nóng thì dùng các loại hợp kim như constantan, maiso… có lớn h n . -Tùy vào quy trình làm việc mà chọn vật liệu có độ bền c , thích hợp, ví dụ: Để tăng đó bền kéo cho dây dẫn người ta dùng dây có lõi thép, tiếp điểm thì dùng đồng thau, đồng thanh. Căn cứ vào mức độ dẫn điện của vật liệu, người ta chia VLĐ thành 2 nhóm chính: vì điện trở suất  nhỏ nên điện trở cũng nhỏ theo, các vật liệu này thường làm dây dẫn, các bộ phân mang điện chính như tiếp điểm, thanh cái… kim loại đặc trưng cho nhóm này là đồng, nhôm hoặc hợp kim của đồng. - nhóm này có điện trở tư ng đối lớn nên dùng làm các bộ phận đốt nóng trong các thiết bị gia nhiệt hoặc dây tóc bóng đèn như maganin, von ram… đặc điểm chung của o nhóm này là khả năng chịu nhiệt rất cao có thể lên đến hàng nghìn C. có mầu đỏ, điện trở suất nhỏ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, độ bền c cao, tốc độ ăn m n chậm, dễ gia công, dễ hàn nối. Đồng là một trong những kim loại chủ lực để chế tạo dây dẫn điện, dây quấn máy điện, các bộ phận trong máy điện, khí cụ điện… Khi chế tạo dây dẫn, thỏi đồng lúc đầu được cán nóng thành dây có đường kính (6,5-7,2) mm, sau đó được rửa sạch trong dung dịch axít sun uric loảng để khử đồng ôxít CuO sinh ra trên bề mặt khi đốt nóng đồng, cuối cùng kéo nguội thành sợi có đường kính cần thiết đến (0,03 - 0,02) mm. o Đồng tiêu chuẩn là đồng ở trạng thái ủ, ở 20 C có điện trở suất là: -8 17,241.10 m. Người ta thường dùng số liệu này làm gốc để đáng giá điện dẫn suất của các kim loại và hợp kim khác. 13
Tính chất cu của dây dẫn bằng đồng được cho trong bảng 2: Bảng 2 Tính chất của dây dẫn Đồng Tính chất Đ n vị đo MT MM Giới hạn bền kéo không nhỏ 2 hơn KG/mm 36 - 39 26-28 Độ dãn dài tương đối khi đứt % 0,5 - 2,5 18-35 không nhỏ hơn Điện trở suất không nhỏ hơn m 1,79. 10-8 1,754.10-8 ua bảng trên ta thấy ảnh hưởng rất mạnh của quá trình gia công đến tính chất c của vật liệu làm dây dẫn, cũng như ảnh hưởng của nhiệt luyện đến điện trở suất của kim loại. Trong một số trường hợp, ngoài đồng tinh khiết c n sử dụng cả hợp kim đồng với một lượng nhỏ thiếc, silic, phốtpho, beri, crôm, magiê, cadimi.v.v… làm vật dẫn. Có hai loại hợp kim đồng thường sử dụng là đồng thau và đồng thanh. là hợp kim của đồng với kẽm với thành phần kẽm chứa trong đồng thau không quá . Nếu thành phần kẽm chứa ít h ơn 2 thì đồng thau có độ d o nhưng độ bền giảm. Nếu thành phần kẽm chứa nhiều h n 2 thì đồng thau có độ bền tăng nhưng giảm độ d o. Đồng thau được sử dụng nhiều trong ngành điện v.v… Hình 1-11 Nhóm chế tạo dây dẫn Là hợp kim của đồng với các nguyên tố kim loại khác trừ kẽm. Nếu trong đồng thanh chỉ có hai nguyên tố kim loại thì ta gọi là đồng thanh đa nguyên, nếu có nhiều h n hai nguyên tố kim loại thì ta gọi là đồng thanh đa nguyên. Đồng thanh có đặc tính dễ cắt gọt và tính chống ăn m n cao, một số đồng thanh c n có tính chống mài m n làm hợp kim đỡ sát, chế tạo ổ trục. Đồng thanh có tính chất đúc tốt, đồng thanh với những thành phần thích hợp nó có những tính chất c học tốt h n đồng. Điện trở suất của đồng thanh cao h n đồng tinh khiết, đồng thanh cũng được sử dụng rộng rãi để chế tạo l xo dẫn điện,làm các tiếp điểm đặc biệt là tiếp điểm trượt. 14
Tính chất của hợp kim đồng kỹ thuật bảng : iới hạn bền Độ dãn dài Điện dẫn 2 Hợp kim Trạng thái so với đồng kéo kg/mm ) tư ng đối khi đứt Đồng thanh kéo nguội 95 Đến 1 50 cadimi 83-90 Đến 4 (0,9% cd) Đồng thanh 0, kéo nguội 55-60 29 55 %Cd; 0,6%Sn) 50-55 Đến 4 Đồng thanh kéo nguội 15-18 37 45 (2,5%Al; 2%Sn) 15-18 Đến 4 Đồng thanh phốt kéo nguội 10-15 40 60 pho 10-15 105 3 Đồng thau kéo nguội 25 32–35 60-70 25 Đến 5 2. a. Nhôm: Sau đồng, nhôm là vật liệu quan trọng thứ hai được sử dụng trong kỹ thuật điện, nhôm có điện dẫn suất cao nó chỉ thua bạc, đồng và thiếc , trong 3 lượng riêng nhỏ 2, /cm , tính chất vật liệu và hóa học cho ta khả năng dùng nó làm dây dẫn điện. Nhôm có mầu bạc trắng là kim loại tiêu biểu cho các kim loại nh nghĩa là kim 3 loại có khối lượng riêng nhỏ h n 5 G/cm . Khối lượng riêng của nhôm đúc gần 3 3 bằng 2, /cm , nhôm cán là 2, G/cm , nh h n đồng , lần. Hệ số nhiệt độ, dãn nở dài, nhiệt dung và nhiệt nóng chảy của nhôm đều lớn h n đồng. - Giá thành thấp Trọng lượng nh nên được dùng để chế tạo, tụ điện, các đường dây tải điện trên không, những đường cáp này để có điện trở nhỏ, đường kính dây phải lớn nên giảm được hiện tượng phóng điện vầng quang. 15
* Nhược điểm: - Cùng một tiết diện và độ dài, nhôm có điện trở cao h n đồng 1, lần - Khó hàn nối h n đồng, ch nối tiếp xúc không hàn dễ hình thành lớp ôxít có trị số điện trở suất khá cao phá hủy ch tiếp xúc. Khi cho nhôm và đồng tiếp xúc nhau, nếu bị ẩm sẽ hình thành pin cục bộ có trị số suất điện động khá cao, dòng điện từ nhôm sang đồng phá hủy mối tiếp xúc rất nhanh. Là hợp kim của nhôm với các nguyên tố kim loại khác nhau như đồng, silic, mangan, magiê... Tùy theo thành phần và đặc tính công nghệ của hợp kim nhôm,người ta chia nó thành hai nhóm: - Nhóm hợp kim nhôm biến dạng - Nhóm hợp kim nhôm đúc Nhóm hợp kim nhôm biến dạng được dùng để chế tạo các tấm nhôm, các băng, các dây nhôm, cũng như các chi tiết có thể rèn, dập và ép được... Nhóm hợp kim nhôm đúc dùng để sản xuất các chi tiết đúc như vỏ động c điện và các chi tiết máy có hình dạng từ đ n giản đến phức tạp... b. -Chì nhận được từ các mỏ như: alen Pb, xeru ít PbCO, Chì được tinh luyện theo phư ng pháp khô, thong qua nóng chảy hay theo phư ng pháp điện phân để loại bỏ tạp chất và cuối cùng thu được chì với mức độ tinh khiết Chì có ký hiệu hóa học là: Pb, trọng lượng riêng là: 11. /cm3, nóng chảy ở nhiệt độ 2 oC. Chì là kim loại có mầu tro sáng, nặng, h i xanh da trời mầu xám là kim loại công nghiệp rất mềm. Người ta có thể uốn cong dễ dàng hoặc cắt bằng dao cắt công nghiệp. Ch mới cắt sẽ ánh kim loại sáng nhưng nó sẽ mờ đi nhanh do oxy hóa bề mặt Pb 2O và PbO . Chì có điện trở suất lớn và có thể chuyển sang trạng 0 thái siêu dẫn. -250,7 C điện trở của chì có 0,01 11/cm. Chì có sức bền với thời tiết xấu do có những tổ hợp bảo vệ hình thành trên bề mặt PbCO3, PbSO4 v.v… . Chì không bị tác dụng của axít HCl H2SO4 axít sun uar photphoric hoặc amoniắc, sút, clo. Chì h a tan dễ dàng trong a xít HNO 3 pha loãng hay a xít axetic. ự bay h i của chì rất độc. Chì là kim loại dễ dát mỏng, có thể được dát và kéo thành những lá mỏng. Chì không có sức đề kháng ở dao động, đặc biệt ở nhiệt độ cao nó rất dễ bị nứt khi có áp lực va đập dao động . b. H Là hợp kim của chì với các nguyên tố: b Te và n với một hàm lượng nhỏ thì có cấu trúc sẽ mịn h n và chịu được sự rung động song ít bền với sự ăn m n. Hợp kim chì – thiếc: là chất hàn mềm có nhiệt độ nóng chảy 000C Chì dẫn điện tốt, mềm dẽo, nhiệt nóng chảy thấp. Chì và hợp kim của chì chì thiếc, chì kẽm… được dùng làm dây chảy, dây để hàn nối. 16
c. Chì và hợp kim chì được dùng để làm lớp vỏ bảo vệ cáp điện nhằm chống lại ẩm ướt. Vỏ chì ở cáp điện được chế tạo từ chì kỹ thuật. Đôi khi lớp vỏ này sử dụng như dây dẫn thứ ví dụ: trường hợp cáp có dây dẫn . Chì c n được dùng chế tạo ắc quy điện có các tấm bản chì PbAc1, PbAc2. nh 1-13 hả h 4-Vofram - Ký hiệu là: - Là điện trở chủ yếu làm sợi tóc của bóng đèn có tim. -8 - Điện trở suất: 0,55m (55*10 m) - Nhiệt độ nóng chảy: 00C cao nhất trong các kim loại - Hệ số nhiệt độ: 0,00 - Là kim loại rắn, rất nặng, có mầu xám, vo ram được dùng làm tiếp điểm. Độ mài m n c nhỏ do vật liệu có độ cứng cao. Có khả năng chống tác dụng của hồ quang làm dính tiếp điểm do khó nóng chảy. Độ ăn m n bề mặt nhỏ, nghĩa là ăn m n điện tạo thành những vết rổ và gờ do bị làm nóng cục bộ. Nhược điểm: - Khó gia công - điều kiện bình thường dễ tạo thành màng oxít - Cần có áp lực lớn để giảm điện trở tiếp xúc. 5-Constantan: (60%Cu + 40%Ni) Có hệ số nhiệt độ thấp nên điện trở ít phụ thuộc nhiệt, sử dụng làm điện trở chuẩn trong ph ng thí nghiệm, nhiệt ngẫu, biến trở khởi động. Không làm điện trở 0 tỏa nhiệt quá nhiệt độ 450 C là hợp kim của đồng và niken). -8 Điện trở suất: 0,49m (49*10 m) 0 Nhiệt độ nóng chảy: 12 0 C 17
6- Maganin: là hợp kim của Cu 12 Mn 2 Ni có điện trở suất cao, hệ số nhiệt bé dùng làm điện trở mẫu thời gian làm việc lâu dài thì nhiệt độ làm việc không quá 00C , điện trở đo lường. Điện trở suất: 0,42m (42*10-8m). 22 Phần điện của các thiết bị có phần dẫn điện và phần cách điện. Phần dẫn điện là tập hợp các vật dẫn khép kín mạch để cho dòng điện chạy qua. Để đảm bảo mạch làm việc bình thường, vật dẫn cần được cách ly với các vật dẫn khác trong mạch, vật dẫn của mạch khác hoặc vật dẫn nào đó trong không gian. Ngoài ra c n phải cách ly vật dẫn với các nhân viên làm việc với mạch điện. Như vậy vật dẫn phải được bao bọc bởi các vật liệu cách điện. Vật liệu cách điện c n được gọi là điện môi. Điện môi là những vật liệu làm cho dòng điện đi đúng n i quy định. Có thể phân chia vật liệu cách điện như sau:  - Vật liệu cách điện thể rắn: như thủy tinh, sứ, cao su, mica… - Vật liệu cách điện thể lỏng: như véc ni, dầu máy biến áp… - Vật liệu cách điện thể khí: không khí, hyđrô, khí tr …  - Vật liệu cách điện vô c : mica, amiăng… - Vật liệu cách điện hữu c : cao su, vải sợi, các hợp chất cao phân tử…   Hiện tượng đánh thủng điện môi: Trong điều kiện bình thường, vật liệu cách điện có điện trở rất lớn nên nó làm cách ly các phần mang điện với nhau. Nhưng nếu các vật liệu này đặt vào môi trường có điện áp cao thì các mối liên kết bên trong vật liệu sẽ bị phá hủy làm nó mất tính cách điện đi. Khi đó, người ta nói vật liệu cách điện đã bị đánh thủng. iới hạn điện áp cho phép mà vật liệu cách điện c n làm việc được, được gọi là độ bền cách điện của vật liệu điện.   Độ bền cách điện: Độ bền cách điện phụ thuộc vào bản chất của vật liệu. iá trị độ bền cách điện cho trong bảng sau: Vti Độ bền h i n Giới h n i nan t àn EbkV/mm Không khí 3 1 iấy tẩm dầu 10 – 25 3,6 Cao su 15 – 20 3–6 Nhựa PVC 32,5 3,12 Thủy tinh 10 – 15 6–10 Mica 50 – 100 5,4 ầu biến áp 5 –18 2–2,5 ứ 15 – 20 5,5 Carton 8–12 3–3,5 18
Giá trị điện áp đánh thủng đt được tính: U®t = Eb®.d (1.5) Ebđ: độ bền cách điện của vật liệu kV/mm d: bề dày tấm vật liệu cách điện mm Như vậy để vật liệu làm việc an toàn mà không bị đánh thủng thì điện áp đặt vào vật phải bé h n đt một số lần tùy vào các chất khác nhau. Tỉ số giữa điện áp đánh thủng và điện áp cho phép vật liệu c n làm việc gọi là hệ số an toàn (). Udt (1.6) U Với:  cp Ucp: điện áp cho phép vật liệu làm việc kV : giới hạn an toàn, phụ thuộc vào bản chất vật liệu. 2 Vti nt a. i Vật liệu từ là vật liệu có khả năng từ hóa tức là chịu biến đổi về từ tính dưới tác động của từ trường ngoài và khử từ khác nhau. b. i Người ta lại phân chia vật liệu từ thành 2 loại: Vật liệu từ cứng Vật liệu từ mềm nh1-1 ng ng m ht àm m biến  (Soft magnetic materials) 19
Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm ban đầu từ vài trăm, đến vài ngàn, các vật liệu có tính từ mềm tốt có thể đạt tới vài chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn. Chú ý: Độ từ thẩm (permeability) là đại lượng đặc trưng cho khả năng phản ứng của vật liệu từ dưới tác dụng của từ trường ngoài. Tôn Silic: Là hợp kim của sắt khoảng , với Silic i , hoặc chứa thêm khoảng , nhôm (Al) Hợp kim Permalloy: Là hợp kim của niken (Ni) và sắt (Fe) ừ ề - Lõi biến thế, lõi dẫn từ, cuộn cảm - Nam châm điện - Cuộn chặn, cảm biến đo từ trường   (Hard magnetic materials) Là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa. Ý nghĩa của tính từ "cứng" ở đây chính là thuộc tính khó khử từ và khó bị từ hóa, chứ không xuất phát từ c tính của vật liệu từ. Hợp kim lNiCo: Là hợp kim được sử dụng trong nam châm vĩnh cửu Vật liệu từ cứng errite: Là các gốm errite Vật liệu từ cứng có thể dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu hoặc được sử dụng làm vật liệu ghi từ trong các ổ đĩa cứng, các băng từ. Đồng hồ vạn năng kim VOM là loại đồng hồ có nhiều chức năng được tích hợp lại trong một thiết bị đo, ta chỉ cần thay đổi vị trí của chuyển mạch và các đầu vào ra trên đồng hồ là có thể đo được các đại lượng như: Điện trở, điện áp xoay chiều, một chiều, dòng điện xoay chiều, một chiều, cường độ âm thanh, điện dung... u điểm của đồng hồ VOM là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện, tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vậy khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp. 3.2 Cấu tạo A. Vạch chia tỉ lệ B. Vạch chia tỉ lệ DCV.A C. Vạch chia tỉ lệ AC10V D. Vạch chia tỉ lệ AC15A 1. Kim chỉ thị 20