Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề: Vận hành máy nông nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề: Vận hành máy nông nghiệp - Trung cấp) giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện, góp phần vào học các môn chuyên môn điện ô tô được tốt hơn, nâng cao hiệu quả học tập. 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: Vận hành máy nông nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN =-9876123456 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: VH MÁY NÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ - TCDN ngày tháng năm của trường Cao đẳng Cơ giới) Quảng Ngãi, năm (Lưu hành nội bộ)
1 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 nghề 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.
2 LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, và đặc biệt là trong điện kỹ thuật, đã phát triển rất mạnh và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khoa học và đời sống. Đối với người thợ vận hành máy nông nghiệp, ngoài việc sau khi ra trường sinh viên cần nắm chắc những kiến thức về chuyên môn, học sinh cần trang bị cho mình một số kiến thức chung về kỹ thuật điện nhất định. Kỹ thuật điện là một môn học ra đời đã đáp ứng được một phần của yêu cầu đó. Trong môn học này sẽ trang bị cho học sinh một số kiến thức cơ bản về điện, giúp học sinh hiểu được những kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện. Nội dung của giáo trình biên soạn được dựa trên giảng viên của trường Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Kỹ thuật điện phục vụ cho công tác giảng dạy. Giáo trình này được thiết kế theo môn học thuộc hệ thống môn học MH09 của chương trình đào tạo nghề Vận hành máy nông nghiệp ở cấp trình độ trung cấp nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong môn học này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp các môn học, mô đun khác của nghề. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần chỉnh biên sau giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ngãi, ngày…..tháng…. năm Tham gia biên soạn 1. Ngô Thị Bích Tần Chủ biên 2. …………………………
3 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu 2 Mục lục 3 Chương 1: Đại cương về dòng điện 11 Chương 2: Máy phát điện 36 Chương 3: Động cơ điện 43 Chương 4: Máy biến áp 53 Chương 5: Khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện. 61 Tài liệu tham khảo 76
4 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số của môn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Là môn học cơ sở được bố trí dạy ngay từ đầu khóa học, trước khi học các môn chuyên môn. - Tính chất: Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. - Ý nghĩa: giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện, góp phần vào học các môn chuyên môn điện ô tô được tốt hơn, nâng cao hiệu quả học tập. - Vai trò: môn học trang bị cho sinh viên những khái niệm, nguyên lý cơ bản của môn kỹ thuật điện để ứng dụng vào các môn học chuyên môn, ứng dụng vào thực tế. - Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề ngành Vận hành máy nông nghiệp. Mục tiêu của môn học: - Kiến thức: A1. Hiểu được các khái niệm về mạch điện về lực từ A2. Giải thích được cấu tạo, nguyên lý của hệ thống điện xoay chiều. A3. Giải thích được cấu tạo, nguyên lý của máy biến áp, động cơ điện xoay chiều, một chiều. - Kỹ năng: B1. Vận dụng được các kiến thức về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch xoay chiều B2. Vận dụng được các loại khí cụ điện. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Chủ đô ̣ng, nghiêm tú c trong ho ̣c tâ ̣p và công viê ̣c. C2. Giữ gìn vệ sinh công nghiệp, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
5 1. Chương trình khung nghề Công nghệ ô tô: Thời gian đào tạo Trong đó Mã Số Thực MH/ Tên môn học, mô đun tín hành/thực Thi/ MĐ chỉ Tổng Lý tập/thí Kiểm số thuyết nghiệm/ tra bài tập I. Các môn học chung 12 255 94 148 13 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 MH 04 Giáo dục quốc phòng 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 MH 06 Ngoại ngữ 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II. chuyên môn ngành, 74 1798 519 1228 51 nghề Các môn học, mô đun kỹ II.1 20 360 229 114 17 thuật cơ sở MH 07 Cơ kỹ thuật 3 45 43 0 2 MH 08 Vẽ kỹ thuật 3 60 30 27 3 MH 09 Kỹ thuật điện 3 45 43 0 2 Dung sai lắp ghép và đo MH 10 3 45 30 13 2 lường kỹ thuật MH 11 Vật liệu cơ khí 3 45 43 0 2 MH 12 An toàn lao động 2 30 25 3 2 Thực hành Hàn – Nguội MĐ 13 3 90 15 71 4 cơ bản Các môn học, mô đun II.2 54 1438 290 1114 34 chuyên môn nghề Cấu tạo, sửa chữa máy MĐ 14 4 90 26 60 4 kéo VH Liên hợp máy làm MĐ 15 3 90 17 69 4 đất
6 MĐ 16 VH Máy gieo trồng 6 150 29 115 6 VH Máy chăm sóc cây MĐ 17 2 60 10 46 4 trồng thông dụng MĐ 18 VH Máy thu hoạch 6 150 30 114 6 VH Máy chế biến nông, MĐ 19 4 120 30 86 4 lâm sản thông dụng VH Máy chăn nuôi thông MĐ 20 1 30 6 22 2 dụng MĐ 21 Lái xe ôtô hạng B2 23 568 127 441 MĐ 22 Thực tập sản xuất 5 180 15 161 4 Tổng cộng 86 2053 613 1376 64 2.Chương trình chi tiết môn học Thời gian (giờ) Số Thực Kiểm tra* Tên chương, mục Tổng Lý TT hành (LT hoặc số thuyết Bài tập TH) 1 Chương 1:Đại cương về mạch điện 10 10 0 0 1.1.Mạch điện một chiều 3 3 0 0 1.2.Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều 2 2 0 0 1.3. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều ba pha 2 2 0 0 1.4. Cách đấu dây mạch điện xoay chiều ba pha 3 3 0 0 2 Chương 2: Máy phát điện 9 8 0 1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy phát điện 2 2 0 0 Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy phát điện một chiều 2 2 0 0 Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều 2 2 0 0 Sơ đồ lắp đặt máy phát điện trong hệ thống điện 3 2 0 1
7 3 Chương 3: Động cơ điện 9 9 0 0 3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại động cơ điện 2 2 0 0 3.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều 2 2 0 0 3.3.Cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ điện xoay chiều 2 2 0 0 3.4. Sơ đồ lắp đặt động cơ điện trong hệ thống điện 3 3 0 0 4 Chương 4: Máy biến áp 6 6 0 0 4.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy biến áp 1 1 0 0 4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy biến áp 2 2 0 0 4.3. Sơ đồ lắp đặt máy biến áp trong hệ thống điện 3 3 0 0 Chương 5. Khí cụ điều khiển và bảo vệ 5 trong mạch điện 11 10 0 1 5.1. Khí cụ điều khiển mạch điện 3 3 0 0 5.2. Khí cụ bảo vệ mạch điện 2 2 0 0 5.3.Mạch điện điều khiển máy phát điện 3 3 0 0 5.4. Mạch điện điều khiển động cơ điện 3 2 0 1 Tổng cộng 45 43 0 2 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính bằng giờ thực hành. 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 mô phỏng các động cơ điện, máy biến áp... 3.4. Các điều kiện khác: Không có 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
8 - 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 hiê ̣n quy chế đào tạo áp du ̣ng ta ̣i Trường Cao đẳ ng Cơ giới như sau: Điể m đánh giá Tro ̣ng 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 8 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, A3, B1, B2, 2 Sau 19 thực hành Trắc nghiệm/ C1 giờ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1, 1 Sau 45 học thực hành thực hành B2, C1,C2 giờ trên mô hình
9 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 Vận hành máy nông nghiệp 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1. Đối với người dạy ́ * Lý thuyế t: Ap du ̣ng phương pháp da ̣y ho ̣c tich cực bao gồ m: Trình chiếu, ́ thuyết trình ngắ n, nêu vấn đề, hướng dẫn đo ̣c tà i liê ̣u, 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 tập:... Giáo viên hướng dẫn chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài học, tập * Thả o luâ ̣n: Phân chia nhó m nhỏ thả o luâ ̣n theo nô ̣i dung đề ra. * Hướn./>g 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
10 - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại môn học 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, bài tập. 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. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: 1. Khoax cơ khí (2004), Giáo trình Kỹ thuật điện, Trường cao đẳng nghề cơ khí nôeng nghiệp 2. Tổng cục dạy nghề (2012), Giáo trình Kỹ thuật điện, Tổng cục dạy nghề. 3. Lê Thị Thanh Hoàng (2008), Giáo trình kỹ thuật điện, nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 4. PGS.TS Đặng Văn Hào, PGS-TS Lê Văn Doanh (2010), Giáo trình kỹ thuật điện, nhà XB Giáo dục. 5. Hoàng Ngọc Văn (1999), Giáo trình điện tử, đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh trường Đại học sư phạm kỹ thuật. 6. Lê Thị Hồng Thắm (2009), Giáo trình Kỹ thuật Điện tử, thành phố Hồ Chí Minh.
11 CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN Mã chương: MH 09 - 01 Giới thiệu: - Trong bài này trình bà y nội dung của dòng điê ̣n mô ̣t chiề u và dòng điện điê ̣n đô ̣ng xoay chiề u. Giới thiệu ý nghĩa của hê ̣ số công suấ t và cá c biê ̣n phá p nâng cao hê ̣ số công suấ t. Trình bà y sơ đồ đấ u nố i hê ̣ thố ng điê ̣n xoay chiề u ba pha kiể u hình sao (Y) và hình tam giá c (  ) và cá c mố i quan hê ̣ giữ a cá c đa ̣i lượng pha và dây Mục tiêu: - Trinh bà y được khá i niê ̣m, nguyên lý sinh ra dò ng điê ̣n mô ̣t chiề u, cá c đa ̣i ̀ lượng cơ bản và cá c đinh luâ ̣t cơ bản củ a ma ̣ch điê ̣n mô ̣t chiề u ̣ - Trinh bà y được nguyên lý sả n sinh ra sứ c điê ̣n đô ̣ng xoay chiề u và cá c đa ̣i ̀ lượng cơ bản đăc trưng cho dòng điê ̣n xoay chiề u - Trình bà y được ý nghia củ a hê ̣ số công suấ t và cá c biê ̣n phá p nâng cao hê ̣ ̃ số công suấ t - Trình bà y được sơ đồ đấ u nố i hê ̣ thố ng điê ̣n xoay chiề u ba pha kiể u hinh ̀ sao (Y) và hình tam giá c (  ) và cá c mố i quan hê ̣ giữ a cá c đa ̣i lượng pha và dây - Tuân thủ các quy định, quy phạm về kỹ thuật điện. 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 các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. - 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. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung:
12  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  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có  Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính 1. MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Khá i niêm và nguyên lý sả n sinh ra dò ng điên mô ̣t chiề u ̣ ̣ 1.1.1 Khái niệm mạch điện một chiều Dòng điện chính là dòng chuyển động của các hạt mang điện D như điện tử, ion. Chiều của dòng điện được quy ước từ dương sang âm B (ngược với chiều chuyển động của các A điện tử từ âm sang dương (hình1.1) Dòng một chiều là dòng có trị số và chiều không đổi theo thời gian. Hình 1.1 Dòng điện một chiều 1.1.2 Nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều như hình 1.2a. Máy gồm có một khung dây a b c d có đầu nối với hai phiến góp. Khung dây và phiến góp quay quanh trục của nó với tốc độ không đổi trong từ trường của hai cực nam châm N-S. Các chổi than A, B đặt cố định và luôn tỳ vào phiến góp.
13 Khi phần ứng quay (khung dây abcd quay) trong từ trường đều của phần cảm (nam châm S-N), các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường phần Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều a. Mô tả nguyên lý máy phát; b. SĐĐ máy phát có một phần tử; c. SĐĐ máy phát có nhiều phần tử cảm, theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây sẽ cảm ứng suất điện động xoay chiều mà trị số tức thời của nó được xác định theo công thức: e = Blv trong đó (1-1) B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua (đơn vị: T) l: Chiều dài dây dẫn nằm trong từ trường (m) v: Tốc độ dài của thanh dẫn (m/s) Chiều của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Vậy theo hình 1.2a suất điện động của thanh dẫn ab nằm dưới cực từ N có chiều đi từ b đến a, còn của thanh dẫn cd nằm dưới cực S có chiều từ d đến c. Nếu nối hai chổi than A và B với tải thì suất điện động trong khung dây sẽ sinh ra trong mạch ngoài một dòng điện chạy từ chổi than A đến chổi th an B. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh dẫn ab ở cực S, thanh dẫn cd ở cực N, suất điện động trong thanh dẫn đổi chiều. Nhờ chổi than đứng yên, chổi A vẫn tiếp xúc với phiến góp trên, chổi B tiếp xúc với phiến góp dưới, nên dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Nhờ cổ góp và chổi than, điện áp trên chổi và dòng điện qua tải là điện áp và dòng điện một chiều. Nếu máy chỉ có một phần tử, điện áp điện cực máy phát như hình 1.2b. Để điện áp lớn và ít đập mạch (hình1.2c). Dây quấn có nhiều phần tử và nhiều phiến đổi chiều. 1.2 Cá c đinh luâ ̣t và đa ̣i lương đă ̣c trưng của dò ng điên mô ̣t chiề u ̣ ̣ ̣ 1.2.1 Cá c đinh luâ ̣t ̣ a. Định luật Ôm cho đoạn mạch - Nhánh có thuần điện trở: Xét mạch thuần điện trở (hình1.3), biểu thức tính dòng điện qua điện trở: I = U/ R (1-2) trong đó
14 U: tính bằng Volt (V) I: Tính bằng Ampe (A) R: Tính bằng Ohm (Ω) Định luật: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với hiệu điện thế và tỷ lệ nghịch với điện trở qua đoạn mạch đó. Hình 1.3 - Nhánh có sức điện động E và điện trở Nhánh thuần trở R: Xét nhánh có E, R (hình 1.4). Biểu thức tính điện áp U: U = U1 + U2 + U3 + U4 = R1.I - E4 + R2.I + E2 = (R1 + R2) I - (E4 - E2) Vậy: U = (R) I - E (1-3) Trong biểu thức (1-3) quy ước dấu như sau: Sức điện động E và dòng điện I có chiều trùng với chiều điện áp U sẽ lấy dấu dương, ngược chiều sẽ lấy dấu âm. Biểu thức tính dòng điện: Nhánh sức điện động và R U  E I= (1-4) R Trong biểu thức (1-4) quy ước dấu như Rd sau: Rn Sức điện động E và điện áp U có Rt chiều trùng với chiều dòng điện sẽ lấy E dấu dương, ngược lại sẽ lấy dấu âm. b. Định luật Ôm cho toàn mạch Hình 1.5 Cho mạch điện như hình 1.5 thì E I= (A)(1-5) Rn  Rd  R t Trong đó: I1 R1 A R3 I3 I: Cường độ dòng điện trong mạch (A) 2 1 E: Sức điện động của nguồn điện (V) I2 3 Rn: Điện trở trong của nguồn () R2 E2 E1 Rd: Điện trở dây dẫn () 115v Rt: Điện trở phụ tải () B Rd + Rt: Điện trở mạch ngoài () Hình 1.6
15 Định luật: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỷ lệ thuận với sức điện động của nguồn điện và tỷ lệ nghịch với tổng trở toàn mạch. VD: Cho mạch điện hình 1.6. Biết E1 = 100 V; I1 = 5A.Tính điện áp UAB và dòng điện các nhánh I2, I3. Lời giải Tính điện áp UAB: UAB = E1 - R1I1 = 100 - 2.5 = 90 V. 90 Dòng điện I2: I2 = UAB  = 30 A. R2 3 Dòng điện I3:  90  115 I3 = UAB E3  = - 25 A. R3 1 Dòng điện I3  0, chiều thực của dòng điện I3 ngược với chiều đã vẽ trên hình. c. Định luật Kirchoff 1 Hình 1.7: Dòng điện nút Định luật này cho ta quan hệ giữa các dòng điện tại một nút, được phát biểu như sau: Tổng đại số những dòng điện ở một nút bằng không. Trong đó quy ước dòng điện đi tới nút lấy dấu dương, dòng điện rời khỏi nút lấy dấu âm. (hình 1.7).  I nút = 0 (1-6) Ở hình 1.7 thì: I1 + (-I2) + (-I3) = 0 Hình1.8: Mạch vòng dòng điện d. Định luật Kirchoff 2 Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện động, dòng điện và điện trở trong một mạch vòng khép kín, được phát biểu như sau: Đi theo một mạch vòng khép kín theo một chiều tuỳ ý chọn, tổng đại số những sức điện động bằng tổng đại số các điện áp rơi (sụt áp) trên các điện trở của mạch vòng.  RI =  E (1-7)
16 Hình 1.9: Mạch vòng Quy ước dấu: Các sức điện động, dòng điện có chiều trùng chiều mạch vòng lấy dấu dương, ngược lại lấy dấu âm. Ở mạch vòng hình 1.8: R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 - E2 + E3 Ví dụ : Tính dòng điện I3 và các sức điện động E1, E2 trong mạch điện hình 1.9, biết: I2 = 10A; I1 = 4A; R1 = 1; R2 = 2 ; R3 = 5. Lời giải: Áp dụng định luật Kirchoff 1 tại nút A có: -I1 + I2 - I3 = 0  I3 = I2 - I1 = 10 - 4 = 6A Áp dụng định luật Kirchoff 2 cho: Mạch vòng a: E1 = R1I1 + R2I2 = 1.4 + 2.10 = 24V Mạch vòng b: E2 = R3I3 + R2I2 = 5.6 + 2.10 = 50V 1.2.2 Cá c đa ̣i lươ ̣ng đă ̣c trưng a. Dòng điện Dòng điện i về trị số bằng tốc độ I biến thiên của lượng điện tích q qua tiết Hình 1.10 diện ngang của vật dẫn: i = dq/ds Đơn vị: Ampe (A) UAB Người ta qui ước chiều của dòng điện chạy A B trong vật dẫn ngược chiều với chiều chuyển động của điện tử (hình 1.10) b. Điện áp Hình 1.11 Tại mỗi điểm trong một mạch điện có một điện thế  . Hiệu điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp U, đơn vị là Vôn (V)
17 Điện áp giữa hai điểm A và B hình 1.11 là: UAB = A - B (1-8) Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp. Điện áp giữa hai cực của nguồn điện khi hở mạch ngoài (dòng điện I = 0) được gọi là sức điện động E. c. Công suất Công suất của nguồn sức điện động là: P = E.I (1-9) Công suất của mạch ngoài là: P = U.I (1-10) Đơn vị của công suất là oát (W). d. Sức điện động E Sức điện động E là phần tử lý tưởng, có trị số bằng điện áp U đo được giữa hai cực của nguồn khi hở mạch ngoài. Chiều của sức điện động quy ước từ điện thế thấp đến điện thế cao (cực âm tới cực dương) (Hình 1.12). Chiều của điện áp quy ước từ điện thế cao đến điện thế thấp, do đó nếu chiều vẽ như hình 1.12 thì: U=E (1-11) e. Nguồn dòng điện J Nguồn dòng điện J là phần tử lý tưởng có trị số bằng dòng điện R ngắn mạch giữa 2 cực của nguồn J (Hình 1.13a). f. Điện trở R Hình 1.13a Hình 1.13b
18 Điện trở R đặc trưng cho một vật dẫn về mặt cản trở dòng điện chạy qua. Về hiện tượng năng lượng, điện trở R đặc trưng cho tiêu tán, biến đổi điện năng tiêu thụ thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, ... (Hình 1.13b). g. Điện cảm L Cho qua cuộn dây L (hình 1.14) một dòng điện i, thì sẽ sinh ra từ thông móc vòng với cuộn dây là: ψ = N.Ф Điện cảm L của cuộn dây được định nghĩa là: (1-12) Đơn vị của điện cảm là H (Henry) Hình 1.14 : Điện cảm Nếu dòng điện i biến thiên theo thời gian t và cuộn dây cảm ứng suất điện động tự cảm eL khi L = const (1-13) Điện áp rơi trên điện cảm: (1-14) Công suất cuộn dây nhận: Năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn dây: (1-15) vậy: (1-16) h. Hỗ cảm M: Hiện tượng hỗ cảm là hiện tượng suất hiện từ trường trong một cuộn dây do dòng điện biến thiên trong cuộn dây khác tạo nên (hình 1.15) là hai cuộn dây có liên hệ hỗ cảm nhau. Hình 1.15: Hiện tượng hỗ cảm
19 Từ thông móc vòng qua cuộn dây 1 gồm hai thành phần (1-17) trong đó: ψ11: từ thông móc vòng với cuộn dây 1 do chính dòng điện i1 tạo nên. ψ12: từ thông móc vòng với cuộn dây 1 do chính dòng điện i2 tạo nên Tương tự từ thông móc vòng với cuộn dây 2: (1-18) ψ22: từ thông móc vòng với cuộn dây 2 do chính dòng điện i2 tạo nên, ψ21: từ thông móc vòng với cuộn dây 2 do chính dòng điện i1 tạo nên. Trường hợp trong môi trường là tuyến tính ta có: (1-19) (1-20) Với L1, L2 tương ứng là hệ số cảm của Hình 1.16: Hai cuộn dây ghép hỗ cảm cuộn dây 1 và 2 M12 = M21 = M là hệ số hỗ cảm của hai cuộn dây Thay 1-19 và 1-20 vào 1-17 và 1-18 ta được: (1-21) (1-22) Việc chọn dấu (+) hoặc dấu (-) trước M trong biểu thức trên phụ thuộc vào chiều dây cuốn các cuộn dây cũng như chiều i1 và i2. Nếu cực tính của các u1 và u2 và chiều dương của i1 và i2 được chọn như hình 1-15 thì theo định luật cảm ứng điện từ Faraday ta có: (1-23) (1-24) Cũng như điện cảm L, đơn vị của hỗ cảm M là Henry (H). Ta thường ký hiệu hỗ cảm giữa hai cuộn dây bằng chữ M và mũi tên hai chiều như hình 1-16 và dùng cách đánh dấu hai cực cùng tính của cuộn dây bằng dấu chấm. Để xác định dấu của phương trình 1-23 và 1-24. Nếu hai dòng i1 và i2 cùng đi vào (hoặc cùng đi ra) các cực tính đánh dấu ấy thì từ thông hỗ cảm ψ12 và tự cảm ψ11 cùng chiều. Cực cùng tính phụ thuộc vào chiều quấn dây và các vị trí các cuộn dây. Từ định luật Lentz, với quy ước đánh dấu các cực cùng tính như trên, có thể suy ra qui tắc sau để xác định dấu (+) hoặc (-) trước biểu thức M.di /dt của điện áp hỗ cảm.