Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

Chia sẻ: Đàm Tuyết Hạ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:154

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) được ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020. Sau khi hoàn tất môn học này, học viên có năng lực: vận dụng các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý; vận dụng phù hợp các định lý các phép biến đổi tương đương để giải các mạch điện phức tạp; giải thích một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020) NĂM 2020
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 NÓI ĐẦU Giáo trình Mạch điện nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về ứng dụng năng lượng điện trong sản xuất và đời sống. So với các dạng năng lượng khác, năng lượng điện có những ứng dụng hết sức to lớn. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Giáo trình được chia làm 7 chương, trong đó: Chương 1: Tĩnh điện. Chương 2: Các khái niệm cơ bản về mạch điện. Chương 3: Từ trường và cảm ứng điện từ. Chương 4: Mạch điện một chiều. Chương 5:Dòng điện xoay chiều hình sin. Chương 6:Mạch ba pha Chương 7: Giải các mạch điện nâng cao. Cung cấp kiến thức cơ bản về quá trình quá độ trong mạch điện, phương pháp giải mạch điện bằng toán tử Laplace. Giáo trình này được biên soạn lần đầu tiên nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý đọc giả để có thể sửa chữa, bổ sung thêm cho hoàn chỉnh. Nhóm tác giả 2
MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ...................................................................................... 0 LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 2 MỤC LỤC .................................................................................................................. 3 GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC .................................................................................... 5 I. VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC.............................................................. 5 II. MỤC TIÊU MÔN HỌC. .................................................................................... 5 II: ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH ................................................. 5 III. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ .............................................. 5 IV. HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TRÌNH .................................................................. 6 CHƯƠNG 1 ............................................................................................................... 8 TĨNH ĐIỆN ............................................................................................................... 8 1.1. Khái niệm về điện trường ................................................................................ 8 1.2. Điện thế - Hiệu điện thế ................................................................................. 11 1.3. Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi........................................ 13 CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN ............................... 16 2.1. Mạch điện và mô hình ................................................................................... 16 2.2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện ......................................................... 17 2.3. Các phép biến đổi tương đương..................................................................... 19 CHƯƠNG 3 ............................................................................................................. 22 TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ............................................................ 22 3.1. Đại cương về từ trường ............................................................................... 22 3.2. Từ trường của dòng điện ............................................................................. 23 3.3. Các đại lượng đặc trưng của từ trường ...................................................... 24 3.4. Lực từ ............................................................................................................ 27 3.5. Hiện tượng cảm ứng điện từ ....................................................................... 29 3.6. Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm ..................................................................... 33 Chương 4: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU .................................................................. 37 4.1. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều ..................... 37 4.2. Các phương pháp giải mạch một chiều ......................................................... 46 Chương 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN ............................................. 62 5.1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều .............................................................. 62 5.2. Giải mạch xoay chiều không phân nhánh ...................................................... 74 5.3. Giải mạch xoay chiều phân nhánh ................................................................. 92 Chương 6: MẠCH BA PHA .................................................................................. 113 6.1 .Khái niệm chung. ......................................................................................... 113 6.2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha cân bằng. ............................................... 116 6.3. Công suất mạng ba pha cân bằng ................................................................ 122 6.4. Phương pháp giải mạch ba pha cân bằng . .................................................. 124 Chương 7: GIẢI CÁC MẠCH ĐIỆN NÂNG CAO Error! Bookmark not defined. 7.1. Mạng ba pha bất đối xứng. ............................ Error! Bookmark not defined. 3
7.2. Giải mạch AC có nhiều nguồn tác động ........ Error! Bookmark not defined. 7.3. Giải mạch có thông số nguồn phụ thuộc ....... Error! Bookmark not defined. 4
GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC I. VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC. Đây là môn học cơ sở chuyên ngành cho học sinh ngành điện - điện tử. Môn học này phải học trước tiên trong số các môn học chuyên môn. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC. Sau khi hoàn tất môn học này, học viên có năng lực: - Phát biểu các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha. - Vận dụng 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 và quá độ. - Vận dụng các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý. - Vận dụng phù hợp các định lý các phép biến đổi tương đương để giải các mạch điện phức tạp. - Giải thích một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện. II: ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH - Dụng cụ và trang thiết bị:  Các mô hình mô phỏng mạch một chiều, xoay chiều.  Các bản vẽ, tranh ảnh cần thiết. - Nguồn lực khác:  PC, Phần mềm chuyên dùng.  Projector, Overhead.  Máy chiếu vật thể ba chiều. III. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ - Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết hoặc kiểm tra trắc nghiệm. Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra tập trung ở chương 4, chương 5 và chương 6 là: 5
- Chương 4:  Các Định luật, biểu thức cơ bản.  Giải mạch DC có nhiều nguồn tác động. - Chương 5:  Giải mạch AC phân nhánh, mạch không phân nhánh dang bìa toán ngược.  Cộng hưởng và phương pháp nâng cao hệ số công suất. - Chương 6:  Sơ đồ đấu dây mạng 3 pha, mối quan hệ giữa đại dây và đại lượng pha, công suất trong mạng 3 pha cân bằng.  Giải bài toán mạng 3 pha cân bằng 1 tải, nhiều tải (ghép nối tiếp, song song). - Chương 7:  Phương pháp giải mạng 3 pha bất đối xứng.  Giải mạch AC bằng định luật Kirchooff.  Định lý Thevenin, Norton... IV. HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TRÌNH 1. Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình môn học này được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề. 2. Hướng dãn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học: - Trước khi giảng dạy, giáo viên cần căn cứ vào nội dung của từng bài học để chuẩn bị đầy đủ các điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy. - Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để Học viên ghi nhớ kỹ hơn. - Nên bố trí thời gian giải bài tập hợp lý mang tính minh họa để Học viên hiểu bài sâu hơn. - Nên tập trung phân tích nhiều dạng bài tập ở phần “Các phương pháp ứng dụng Định luật Kirchhoff” ở chương 3. 6
- Chú ý bổ sung phần số phức trước khi dạy phần “phương pháp biên độ phức” ở chương 4. - Nêu mối liên hệ về phương pháp giải mạch AC 1 pha và 3 pha cân bằng. - Bổ sung về toán tử Lap-Lace khi dạy phần “quá trình quá độ” 3. Những trọng tâm cần chú ý: - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch DC nhiều nguồn. - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch AC phân nhánh. - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch AC 3 pha cân bằng 1 tải, nhiều tải (ghép nối tiếp, song song). - Phương pháp giải một số mạch nâng cao và giải bài toán quá độ đơn giản. 7
CHƯƠNG 1 TĨNH ĐIỆN Giới thiệu: Các hiện tượng nhiễm điện, dẫn điện và tương tác điện từ trường ... diễn ra trong thực tế khá phổ biến cùng với sự ứng dụng của các hiện tượng đó vào thực tế, để hiểu rõ hơn về điều này ta nghiên cứu về Tĩnh điện, Điện tích, Công của lực điện trường, Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi… Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm cơ bản về điện trường, điện tích, điện thế, hiệu điện thế - Trình bày được sự ảnh hưởng của điện trường lên vật dẫn và điện môi. - Rèn luyện tính tư duy, tinh thần trách nhiệm trong công việc Nội dung chính 1.1. Khái niệm về điện trường Mục tiêu: - Biết và giải thích được một số định luật về điện trường - Giải thích được công thức tính lực tĩnh điện và công thức tính cường độ điện trường, áp dụng giải bài tập cơ bản - Có ý thức tự giác trong học tập 1.1.1. Điện tích Điện tích là một đại lượng vô hướng, đặc trưng cho tính chất của một vật hay một hạt về mặt tương tác điện và gắn liền với hạt hay vật đó. Định luật Coulomb: Hình 1.1 lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F12 ; F21 có: - Điểm đặt: Trên 2 điện tích. - Phương: Đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.q2 < 0 (q1; q2 trái dấu) q1 .q 2 - Độ lớn: F  k . (1.1)  .r 2  N .m 2  Trong đó : k là hệ số k = 9.10 9  2   C  Đơn vị: q : Coulomb (C) 8
r : mét (m) F : Newton (N) (Ghi chú: F là lực tĩnh điện) r - Biểu  diễn:    F21 r F12 F21 F12 q1.q2 >0 q1.q2 < 0 Hình 1.1: Lực tương tác giữa 2 điện tích Ý nghĩa: Định luật Coulomb là một định luật cơ bản của tĩnh điện học, nó giúp ta hiểu rõ thêm khái niệm điện tích. Nếu các hạt cơ bản hoặc các vật thế tương tác với nhau theo định luạt Coulomb thì ta biết rằng chúng có mang điện tích Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số 1.1.2. Khái niệm về điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.   F   E   F  q.E Đơn vị: E(V/m) (1.2) q   q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E .   q < 0 : F cùng phương, ngược chiều với E . + Đường sức điện trường hinh 1.2: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. Tính chất của đường sức: - Qua mỗi điểm trong điện trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường. - Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm. - Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. 9
- Nơi nào có cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại Hình 1.2: Đường sức điện trường + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau. - Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau + Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M. - Phương: Đường nối M và Q - Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 Hướng vào Q nếu Q 0 EM q
 E2' do q < 0 gây ra tại D có: - phương BD, hướng từ D về B q - Độ lớn: E 2'  9.10 9. a2 E1'  E 2'    ABC là tam giác đều GocABD  60 0      E D  E1'  E 2'  E D' có : - Phương song song AB - Chiều từ trái sang phải - Độ lớn là ED q 2.10 6 E D  E1'  9.10 9.  9.10 9 .  2.10 7 (V / m) a 2 3.10  2 2 1.2. Điện thế - Hiệu điện thế Mục tiêu: - Biết được khái niệm về điện thế và hiệu điện thế, điều kiện tồn tại và duy trì dòng điện. - Giải thích được công thức tính điện thế và hiệu điện thế, áp dụng giải bài tập cơ bản - Có ý thức tự giác trong học tập 1.2.1. Công của lực điện trường Công của điện trường: Khi điện trường tác dụng lên các điện tích, có thể làm cho các điện tích di chuyển trong điện trường, khi đó lực thực hiện một công gọi là công của lực điện trường. Xét 1 điện tích điểm q > 0 thì q gây ra lực F trong điện trường Đặt vào trong điện trường 1 điện tích thử q0 > 0  Di chuyển điện tích q0 từ điểm M đến N thì lực tĩnh điện F sẽ thực hiện một công (Hình 1.4): Công của lực điện trường: 11
q . q0  1 1  AMN  k.    (1.4)   rM rN  Hình 1.4. Di chuyển điện tích q0 từ điểm M đến N Như vậy: “Công của lực điện làm di chuyển điện tích điểm q0 trong điện trường của điện tích q đi theo 1 đường cong bất kỳ, không phụ thuộc vào dạng đường cong dịch chuyển, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường dịch chuyển”. * Thế năng của điện tích trong điện trường: Khi A = 0, theo cơ học trường có tính chất trên gọi là trường thế. Trường tĩnh điện là trường thế nên công của lực trường bằng cường độ giảm thế năng của điện tích q0 khi dịch chuyển từ điểm M đến điểm N của trưòng. q . q0 q . q0 AMN    WM  WN (1.5) 4    0 rM 4    0 rM Trong đó: q . q0 q . q0 WM  C và WN  C 4    0 rM 4    0 rN Trong đó: C là một hằng số tuỳ ý 1.2.2. Điện thế Giả sử có 1 điện tích q di chuyển từ một điểm M cho trước đến một điểm ở vô cùng. Từ biểu thức: q.q0 q.q0 q.q0 AM    4 . 0 . .rM 4 . 0 . .r 4 . 0 . .rM Chia hai vế của biểu thức cho q0 12
AM q  q0 4 . 0 . .rM Vế phải của biểu thức không phụ thuộc vào q0 mà chỉ phụ thuộc vào điện tích q gây ra tại điện trường và phụ thuộc vào vị trí đặt điện tích q0 AM Thương số: đặc trưng cho điện trường ta đang xét nên gọi là điện thế của điện q0 AM  q trường tại M  M   (1.6) q0 4    0 rM Cho q0 = +1 đơn vị điện tích   M  AM Vậy: “Điện thế tại 1 điểm nào đó trong điện trường có giá trị bằng công của lực tĩnh điện khi dịch chuyển 1 đơn vị điện tích dương từ điểm đó ra xa vô cùng” 1.2.3. Hiệu điện thế AMN AM AN q q       M   N  U MN q0 q0 q0 4 . 0 . .rM 4 . 0 . .rN Hiệu số (M - N) được gọi là hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N AMN  M  N  (1.7) q0 Nếu lấy q0 = +1 đơn vị điện tích thì  M   N  AMN Vậy: Đại lượng đo bằng công di chuyển một đơn vị điện tích từ M đến N gọi là điện áp của điện trường. Ký hiệu: U Điện áp giữa hai điểm của trường bằng hiệu điện thế giữa hai điểm đó. Vì thế, điện áp còn được gọi là hiệu điện thế. 1.3. Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi Mục tiêu: - Biết và giải thích được một số vật dẫn và điện môi trong điện trường. - Có ý thức tự giác trong học tập 1.3.1. Vật dẫn trong điện trường Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện (vdcbđ) Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không. Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau 13
Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật, sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn) 1.3.2. Điện môi trong điện trường Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài 14
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1: 1. Nội dung: + Về kiến thức: - Một số định luật về điện trường. - Công thức tính lực tĩnh điện và công thức tính cường độ điện trường.. - Điện thế và hiệu điện thế, điều kiện tồn tại và duy trì dòng điện. - Một số vật dẫn và điện môi trong điện trường + Về kỹ năng: - Giải bài tập cơ bản về lực tĩnh điện, cường độ điện trường, điện thế và hiệu điện thế + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác. 2. Phương pháp: - Kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm - Kỹ năng: Đánh giá kỹ năng tính toán các bài tập - Thái độ: Đánh giá phong cách học tập 15
CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 2.1. Mạch điện và mô hình 2.1.1. Mạch điện 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 - 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. - 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…v. - Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải. 2.1.2. Mạch điện Mạch điện là tập hợp các thiết bị để cho phép các bộ phận dẫn dòng điện chạy qua khi có nguồn cung cấp điện năng 2.1.3. Mô hình mạch điện Mô hình mạch điện còn được gọi là sơ đồ thay thế mạch điện , trong đó kết cấu hình học và quá trình năng lượng giống như ở mạch điện thực, song các phần tử của mạch điện thực đã được mô hình bằng các thông số R, L, C, M, u, e, j. Mô hình mạch điện được sử dụng rất thuận lợi trong việc nghiên cứu và tính toán mạch điện và thiết bị điện - Nguồn điện áp: Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai cực của nguồn. Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng một sức điện động e(t) 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) - Nguồn dòng điện. Nguồn dòng điện J (t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài -Điện trở R . 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 16
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên điện trở : uR =R.i Đơn vị của điện trở là Ω (ôm) Công suất điện trở tiêu thụ: p = Ri2 Điện dẫn G: G = 1/R. Đơn vị điện dẫn là Simen (S) Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t : Khi i = const ta có A = R i2.t - Điện cảm L. Khi có dòng điện i chạy trong cuộn dây W vòng sẽ sinh ra từ thông móc vòng với cuộn dây ψ = Wφ Điện cảm của cuộc dây: L = ψ /i = Wφ./i Đơn vị điện cảm là Henry (H). Nếu dòng điện i biến thiên thì từ thông cũng biến thiên và theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây xuất hiện sức điện động tự cảm: eL = - dψ /dt = - L di/dt Quan hệ giữa dòng điện và điện áp: uL = - eL = L = di/dt Công suất tức thời trên cuộn dây: pL= uL .i = Li di/dt Năng lượng từ trường của cuộn dây: Điện cảm L đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ trường của cuộn dây. - Điện dung C. Khi đặt điện áp uc hai đầu tụ điện sẽ có điện tích q tích lũy trên bản tụ điện: q = C .uc Nếu điện áp uC biến thiên sẽ có dòng điện dịch chuyển qua tụ điện: i= dq/dt = C .duc /dt Ta có: Công suất tức thời của tụ điện: pc = uc .i =C .uc .duc /dt Năng lượng điện trường của tụ điện: Điện dung C đặc trưng cho hiện tượng tích lũy năng lượng điện trường ( phóng tích điện năng) trong tụ điện. Đơn vị của điện dung là F (Fara) hoặc µF 2.2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện 2.2.1. Dòng điện và chiều qui ước của dòng điện. - Dòng điện tích chuyển dời có hướng của các hạt mang điện dưới tác dụng của điện trường gọi là dòng điện 17
- Điều kiện duy trì dòng điện trong vật dẫn là phải duy trì độ chênh lệch điện thế giữa đầu và cuối của vật dẫn. nghĩa là có điện áp đặt vào vật dẫn. -Thiết bị duy trì độ chênh lệch điện thế để tạo ra dòng điện trong mạch điện gọi là nguồn điện. *Chiều dòng điện: -Theo qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích (+). + - I Đ -Với vật dẫn: Dòng điện đi từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp (Từ + => -). -Trong nguồn điện: Dòng điện đi từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao. (- =>+) 2.2.2. Cường độ dòng điện. -Để xác định được độ lớn của dòng điện người ta dùng một đại lượng gọi là cường độ dòng điện được định nghĩa như sau: - Cường độ dòng điện là lượng điện tích đi qua dây dẫn trong một đơn vị thời gian. Tính bằng (s). -Trong thời gian t lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn là q thì cường độ dòng điện tính bằng biểu thức: q I t -Nếu: q = 1(c) t =1(s) =>I= 1A (ampe) -Ampe là cường độ dòng điện mà mỗi dây có điện tích là một culông qua tiết diện dây dẫn. 1kA =103A 1mA =10-3A 1mA =10-3mA = 10-6A Ví dụ: Tính cường độ dòng điện trung bình của tụ điện có điện tích q = 510-6(c). Phóng trong thời gian t = 0.001(s). Giải: Áp dụng công thức: q 5  10 6 I  3  5  10 3  A  5mA t 10 18
2.2.3. Mật độ dòng điện. -Maät ñoä doøng ñieän laø ñaïi löôïng ño baèng tæ soá giöõa doøng ñieän qua daây daây daãn vaø tieát dieän daây. (j) I j ( A / mm 2 ) S -Trong đó: I: cöôøng ñoä doøng ñieän(A) S: tieát dieän daây daãn.(mm2) j: Maät ñoä doøng ñieän.A/mm2) 2.3. Các phép biến đổi tương đương. . Cần dòng điện nhỏ thì mắc song song. 2.3.1.Nguồn áp ghép nối tiếp: -Tuỳ theo yêu cầu của phụ tải mà nguồn điện mắc nối tiếp hay song song. Khi cần điện áp lớn thì mắc nối tiếp Cực âm (-) của nguồn thứ nhất mắc với cực dương(+) của nguồn tiếp theo. E,r0 E,r0 E,r0 Nhánh n nguồn E Bộ -Sức điện động tổng của nguồn: Ebộ =E1+E2+E3....+En -Điện trở tổng trong mạch:Rbộ = R1 +R2 +R3+....+Rn -Dòng điện trong bộ nguồn bằng nhau: Ibộ = I1 =I2 =I3 =In -Nếu có nguồn bằng nhau thì: E = n*E Rbộ =n*R 2.3.2.Nguồn dòng ghép song song: E,r0 Ebộ,r0bộ m dãy nguồn + - En,r0 - Ghép song song các nguồn điện là ghép nối các cực (+) với nhau. Và các cực (-) với nhau. -Các nguồn có sức điện động bằng nhau: Ebộ=E, Rbộ =R/m 19