Giáo trình Linh kiện điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:158

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Linh kiện điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cơ sở điện học; Khái niệm về chất bán dẫn, Điốt bán dẫn, các Điốt đặc biệt; Transistor lưỡng cực (PNP, NPN); Các kiểu mạch định thiên cho Transistor lưỡng cực; Các kiểu mạch định thiên (phân cực) Transistor trường (JFET); Các linh kiện bốn mặt tiếp giáp;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Linh kiện điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:764/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 22 tháng 11 năm 2022 của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
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. 2
LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử dân dụng ở trình độ Trung Cấp Nghề, giáo trình Linh kiện điện tử là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung nghề Điện tử dân dụng. 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 chương 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 75 giờ. 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 kiến thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thể sử dụng cho phù hợp. Giáo trình này được nghiên cứu, thu thập tài liệu và biên soạn nhằm mục đích phục vụ giảng dạy trong nhà trường. 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 hơn. . Quảng Ngãi, ngày ..... tháng ...... năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Phan Ngọc Bảo Chủ biên 2. .............................................. 3
MỤC LỤC 4
TT NỘI DUNG TRANG 1. Lời giới thiệu 2 2. Mục lục 3 3. Giới thiệu tổng quan Giáo trình Mô Đun 5 4. Bài 1: Cơ sở điện học 11 5. 1. Nguồn gốc dòng điện 12 6. 2. Dòng điện một chiều 16 7. 3. Dòng điện xoay chiều 18 8. Bài 2: Linh kiện thụ động 22 9. 1. Điện trở 23 10. 2. Tụ Điện 37 11. 3. Cuộn cảm, cuộn dây 46 12. Bài 3: Khái niệm về chất bán dẫn, Điốt bán dẫn, các Điốt đặc biệt 51 13. 1. Chất bán dẫn 52 14. 2. Điốt bán dẫn 54 15. 3. Điốt ổn áp (Zener) 55 16. 4. Điốt biến dung 57 17. 5. Điốt tunen 58 18. 6. Điốt phát quang 58 19. 7. Điốt thu quang 61 20. Bài 4: Transistor lưỡng cực (PNP, NPN) 69 21. 1. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động của Transistor lưỡng cực 71 22. 2. Đặc tuyến và các thông số cơ bản của Transistor 74 23. 3. Các kiểu mạch cơ bản 77 24. Bài 5: Các kiểu mạch định thiên cho Transistor lưỡng cực 86 25. 1. Phân cực dùng 2 nguồn riêng 88 26. 2. Phân cực dùng một nguồn duy nhất 90 27. 3. Mạch phân cực 92 28. Bài 6: Transistor trường (JFET) 94 29. 1. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động của Transistor trường 95 30. 2. Đặc tuyến và các thông số cơ bản của Transistor trường 100 31. 3. Các kiểu mạch cơ bản trường 101 32. Bài 7: Các kiểu mạch định thiên (phân cực) Transistor trường (JFET) 107 33. 1. Mạch định thiên cố định 109 34. 2. Mạch định thiên hồi tiếp điện áp (hồi tiếp song song) 112 35. 3. Mạch định thiên hồi tiếp dòng điện (hồi tiếp nối tiếp) 115 36. 4. Mạch định thiên hồi tiếp hỗn hợp (hồi tiếp nối tiếp) 116 5 37. Bài 8: Các linh kiện bốn mặt tiếp giáp 119 38. 1. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Thyristor 120 (SCR)
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ11 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: + Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học cơ bản chuyên môn như Điện kỹ thuật, Kỹ thuật an toàn điện, Tín hiệu và phương thức truyền dẫn, học trước khi học các mô đun chuyên sâu như Kỹ thuật mạch điện tử, điện tử công suất, điện tử nâng cao, Kỹ thuật số, ... + Tính chất: Mô đun Linh kiện điện tử là mô đun chuyên môn nghề + Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Linh kiện điện tử là tập hợp tất cả các vật liệu, 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 nguyên lý làm việc của vật liệu, 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 thì cuốn sách này sẽ giúp tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính năng và ứng dụng của các vật liệu, linh kiện điện tử. 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 vật liệu, linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế các vật liệu, linh kiện đã bị hỏng. 6
Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập đựơc 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 thiết trước khi vào học những mô đun chuyên sâu khác. + Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Điện tử dân dụng Mục tiêu của mô đun: + Kiến thức: A1. Phân tích được cấu tạo nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng. A2. Nhận dạng chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng + Kỹ năng: B1. Đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử B2. Thay thế được những linh kiện điện tử hỏng + Năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp 1. Chương trình khung nghề Điện tử dân dụng Thời gian đào tạo (giờ) Trong đó Số Thực Mã hành/ MH/MĐ Tên mô đun, môn học Tín Tổng Lý thực chỉ số thuyết tập/thí Kiểm tra nghiệm/ bài tập Các môn học chung/đại I 12 255 94 148 13 cương 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 - An MH 04 2 45 21 21 3 ninh MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 7
MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II 77 1645 524 1053 68 chuyên môn ngành, nghề MH 07 Kỹ thuật an toàn điện 2 30 15 13 2 MH 08 Điện kỹ thuật 4 70 43 24 3 Tín hiệu và phương thức MH 09 3 45 38 5 2 truyền dẫn MĐ 10 Đo lường Điện- Điện tử 3 60 27 30 3 MĐ 11 Linh kiện điện tử. 4 75 25 47 3 MĐ 12 Kỹ thuật mạch điện tử I 6 120 42 73 5 MĐ 13 Kỹ thuật mạch điện tử II 4 90 30 56 4 MĐ 14 Kỹ thuật số 4 90 30 57 3 MĐ 15 Kỹ thuật vi điều khiển 4 90 30 57 3 MĐ 16 Thiết kế mạch điện tử 4 75 22 50 3 MH 17 Điện tử công suất 3 60 28 30 2 MĐ18 Điện tử nâng cao 4 90 27 59 4 Hệ thống âm thanh- máy MĐ 19 6 120 40 77 3 thu hình Sửa chữa bộ nguồn máy MĐ 20 4 90 30 56 4 tính Sửa chữa thiết bị điện gia MĐ 21 6 120 40 77 3 dụng MĐ 22 PLC- Cơ Bản 5 120 47 67 6 MĐ 23 Thực tập sản xuất 11 300 10 275 15 Tổng cộng 89 1900 618 1201 81 2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra* 1 Cơ sở điện học 8 3 5 2 Linh kiện thụ động 15 3 12 3 Khái niệm về chất bán dẫn Điốt bán dẫn, Các điốt 11 3 7 1 8
đặc biệt 4 Transistor lưỡng cực (PNP, NPN) 7 2 5 5 Các kiểu mạch định thiên cho transistor lưỡng cực 10 3 6 1 6 Transistor trường (JFET) 5 2 3 Các kiểu mạch định thiên (phân cực) transistor 7 10 3 6 1 trường (JFET) 8 Các linh kiện bốn mặt tiếp giáp 5 2 3 9 Linh kiện quang điện tử 4 3 1 Cộng 75 25 47 3 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, bộ dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các kinh kiện điện tử cơ bản trong những mạch điện tử dân dụng và 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 hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH, ngày 30/3/2022 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. 9
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng 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 Thời Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số điểm đánh giá tổ chức kiểm tra ra đánh giá cột kiểm tra Tự luận/ Thường Viết/ Sau 10 Trắc nghiệm/ A1, B1, C1 1 xuyên Thuyết trình giờ. Báo cáo Tự luận/ Viết và A2, B1, B2, Định kỳ Trắc nghiệm/ thực 3 Sau 20 giờ thực hành C1 hành Vấn đáp và thực Kết thúc môn Vấn đáp và A1, A2, B1, hành trên mô 1 Sau 60 giờ học thực hành B2, C1 hình 4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân. 5. Hướng dẫn thực hiện mô đun 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử dân dụng 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 10
5.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội 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 đặc tuyến, cách thức làm việc của những linh kiện điện tử. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội 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 80% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >20% 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. 11
- Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: [1] Sổ tay linh kiện điện tử cho người thiết kế mạch (R. H.WARRING - người dịch KS. Đoàn Thanh Huệ - nhà xuất bản Thống kê) [2] Giáo trình linh kiện điện tử và ứng dụng (TS Nguyễn Viết Nguyên - Nhà xuất bản Giáo dục) [3] Sổ tay tra cứu các transistor Nhật Bản (Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế) [4] Giáo trình linh kiện điện tử (Trương Văn Tám – Trường đại học Cần Thơ) BÀI 1: CƠ SỞ ĐIỆN HỌC Mã bài: MĐ11-01 Giới thiệu: Nguồn gốc dòng điện vẫn là 1 câu hỏi với nhiều người. Mặc dù ta sử dụng điện, năng lượng điện hàng ngày nhưng hầu như rất ít người quan tâm đến. Không phải do 1 nhà khoa học tạo nên. Nó có nguồn gốc lâu đời, có nhiều nghiên cứu cho rằng nó xuất hiện trước đó rất lâu đời. Chúng tồn tại dưới dạng những tia sét do các đám mây tích điện trái dấu và phóng xuống mặt đất. Dòng điện của chúng ta ngày nay chính là những phát kiến khác nhau được phát triển từ đó. Khi công nghiệp năng lượng phát triển thì cuối thế kỷ 19 ngành điện mới thật sự bùng nổ. Con người bắt đầu khai thác và ứng dụng dòng điện vào đa lĩnh vực, từ đời sống cho đến sản xuất. Có đặc tính linh hoạt nên khả năng ứng dụng nó rất phong phú, không dừng lại ở 2 lĩnh vực trên thì nó còn tham gia: khám chữa bệnh, giao thông, giáo dục… Mục tiêu Học xong bài học này học viên có năng lực: - Phát biểu đúng các khái niệm cơ bản về điện học như điện tích, điện trường, dòng điện . . . - Hiểu được về dòng điện một chiều, xoay chiều - Mắc được nguồn điện một chiều - Đo được trên VOM, DMM - Thực hiện được bài tập trên Máy tạo tín hiệu (Signal Generator) - Nghiêm túc, cẩn thận an toàn cho người và thiết bị 12
Phương pháp giảng dạy và học tập bài 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 khái niệm cơ bản về điện học, điện tích, điện trường và dòng điện. Nhớ rõ cách thức dòng điện truyền trong các môi trường. - 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:  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: không có  Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính: 1. Nguồn gốc dòng điện Mục tiêu: 13
- Phát biểu đúng các khái niệm cơ bản về điện học như điện tích, điện trường, dòng điện . . . - Nghiêm túc, cẩn thận an toàn cho người và thiết bị 1.1. Cấu tạo vật chất 1.1.1. Cấu tạo nguyên tử: Mọi vật liệu (vật chất) được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử. Nguyên tử là phân tử cơ bản của vật chất. Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương và các điện tử (electron) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân theo quĩ đạo nhất định. Hạt nhân nguyên tử được tạo từ các hạt prôtron và nơtron. Nơtron là các hạt không mang điện, còn prôtron có điện tích dương với số lượng bằng z. q. Trong đó: - z: số lượng điện tử của nguyên tử đồng thời cũng là số thứ tự của nguyên tố nguyên tử đó trong bảng tuần hoàn Menđêlêép - q: Điện tích của điện tử e ( q e = 1,601.10-19 culông) , prôtron có khối lượng bằng 9,1 .10-31 kg. 1.1.2. Cấu tạo phân tử: Phân tử được tạo nên từ những nguyên tử. Trong vật chất tồn tại bốn loại liên kết sau: a) Liên kết đồng hóa trị: Liên kết đồng hóa trị được đặt bởi sự dùng chung những điện tử của các nguyên tử trong phân tử. Khi đó mật độ đám mây điện tử giữa các hạt nhân trở thành bảo hòa, liên kết bền vững. Ví dụ: liên kết đồng hóa trị giữa 2 phân tử clo ( cl2) b) Liên kết ion: Liên kết ion được xác định bởi lực hút giữa các ion dương và các ion âm trong phân tử. Liên kết ion là liên kết khá bền vững. Do vậy, vật rắn có cấu tạo đặc trưng bởi độ bền cơ học và nhiệt độ nóng chảy cao. Ví dụ : Tinh thể ion là các muối Halôgen của các kim loại kìm. NaCl = Na+ + Cl- c) Liên kết kim loại: Dạng liên kết này tạo các tinh thể vật rắn. Kim loại được xem như là một hệ thống cấu tạo từ các ion dương nằm trong môi trường các điện tử tự do. Lực hút giữa các ion dương và các điện tử tự do tạo nên tính nguyên khối của kim loại. Chính vì vậy liên kết kim loại là liên kết bền vững. Kim loại có độ bền cơ 14
học và độ nóng chảy cao. Sự tồn tại các điện tử tự do làm cho kim loại có tính ánh kim và tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao. Tính dẻo của kim loại được giải thích bởi sự dịch chuyển và trượt lên nhau giữa các lớp ion cho nên kim loại dễ cán, kéo thành tấm mỏng. d) Liên kết Vande – vanx: Liên kết này là dạng liên kết yếu, cấu trúc mạng tinh thể phân tử không vững chắc. Do vậy những liên kết phân tử Vande – vanx có nhiệt độ nóng chảy và độ bền thấp như Parafin. 1.1.3. Khái niệm vật liệu điện: Vật liệu điện là vật chất mà ở trạng thái bình thường có các điện tích tự do. Nếu đặt những vật liệu này vào trong một trường điện, các điện tích sẽ chuyển động theo hướng nhất định của trường và tạo ra dòng điện. Người ta gọi vật liệu có tính dẫn điện. Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và trong một số điều kiện phù hợp có thể ở chất khí. Ở dạng rắn, vật liệu điện gồm có kim loại và hợp kim của chúng, trong một số trường hợp là những chất không phải là kim loại, chất lỏng dẫn điện và kim loại ở trạng thái chảy lỏng và những chất điện phân. Khí là hơi có thể trở nên dẫn điện ở cường độ điện trường lớn, chúng tạo nên ion hóa do va chạm hay sự ion hóa quang. 1.2. Điện tích. Điện tử, Ion âm Ion dương (vật thể chứa các nguyên tử bị Ion hoá sẽ trở thành vật tích điện) được gọi là điện tích Đặc tính cơ bản của điện tích là tác dụng lực lên các điện tích khác nếu cùng dấu chúng đẩy nhau, khác dấu hút nhau. Như vây lượng điện tích mà vật thể nhận thêm hay bớt đi để trở thành vật tích điện được gọi là điện lượng hay còn gọi là điện tích Ký hiệu : q Đơn vị culong C 1.3. Điện trường Điện trường là khoảng không bao quanh một điện tích mà ở đó có lực tác dụng của điện tích lên điện tích khác. Đại lượng đặc trưng cơ bản của điện trường là cường độ điện trường và điện thế + Cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh của điện trường được đo bằng tỉ số giữa lực tác dụng của điện trường lên điện tích điểm đặt trong trường tại điểm tính cường độ với chính điện tích điểm đó. Ký hiệu Expilon F ε F là lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm q q 15
Điện tích điểm vật có kích thước nhỏ so khoảng cách giữa vật và điện tích gây ra điện trường vì lực là đại lượng véc tơ nên cường độ địên trường là vectơ. Nếu cường độ điện trường ở tất cả các điểm đều bằng nhau cả phương và chiều và trị số thì địên trường đó gọi là điện trường đều + Điện áp : nếu đặt một điện tích điểm vào điện trường dưới tác dụng của lực điện trường thì điện tích điểm đó sẽ di chuyển tức là điện trường có khả năng sinh công. Đại lượng đo bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích từ điểm này đến điểm kia (từ điểm N đến M) bất kỳ trong điện trường gọi là điện áp ,Ký hiệu là U U =UMN =A/q Với từ trường đều A= F.l = .q.l (l là khoảng cách giữa M đến N) và U =A/q = .q.l/q = .l Đơn vị U là vôn; l là mét là vôn/mét 1.4. Điện thế - hiệu điện thế: Nếu đặt điện tích điểm q trong điện trường và để tự do nó sẽ bị lực điện trường làm dịch chuyển đến một điểm có cường độ điện trường bằng không . Như vậy tại mỗi điểm trong điện trường điện tích q có một thế năng là W N(giả sử xét tại điểm M bất kỳ ) đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường tại mỗi điểm gọi là điện thế ký hiệu là Vậy điện thế của điện trường tại mỗi điểm là thế năng của điện trường truyền cho một đơn vị điện tích điểm tại điểm đó = WM /q ( N = WN /q) biết công dịch chuyển q từ M đến N bằng độ giảm thế năng từ M đến N A =WM -WN =q( M - N) Do đó UMN = A/q = q( M - N)/q = M - N nghĩa là điện áp giữa 2 điểm của điện trường bắng hiệu điện thế giữa 2 điểm đó vì vậy điện áp còn gọi là hiệu điện thế. Điện áp hay hiệu điện thế còn được hiểu là sự chênh lệch điện thế giữa 2 điểm xét và khi nối 2 điểm có điện áp sẽ có dòng điện chạy qua dây dẫn 1.5. Dòng điện Đặt vật dẫn trong điện trường 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 còn các điện tích âm sẽ di chuyển ngược lại từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao tạo thành dòng điện Vậy dòng điện là dòng các điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường Người ta quy ước chiều dòng điện là chiều di chuyển các điện tích dương tức là hướng từ nơi có điện cao đến nơi có điện thế thấp , đó cũng là chiều của điện trường 16
1.5.1. Cường độ dòng điện Đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng điện là cường độ dòng điện, ký hiệu là 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 Với Q là điện tích qua tiết diện dây dẫn trong thời gian t Nếu điện tích di chuyển qua dây dẫn không đều theo thời gian sẽ tạo ra dòng điện có cường độ thay đổi . Đơn vị của cường độ dòng điện là A 1.5.2. Mật độ dòng điện Cường độ dòng điện qua một đơn vị diện tích tiết diện được gọi là mật độ dòng điện, ký hiêụ j J =I/S đơn vị A/m2 ; A/cm2 A/ mm2 Cường độ dòng điện dọc theo đoạn dây dẫn là như nhau ở mọi tiết diện nên chỗ nào tiết diện dây dẫn thì mật độ dòng điện lớn và ngược lại. 1.5.3. Phân loại dòng điện + Dòng điện một chiều là dòng điện có chiều và trị số không đổi theo thời gian, đồ thị là một đường thẳng song song với trục hoành + Dòng điện có chiều hoặc trị số 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 chu kỳ + Dòng điện có chiều và trị số thay đổi tuần hoàn theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều hình sin gọi tắt là dòng điện xoay chiều 2. Dòng điện một chiều 2.1. Khái niện về dòng điện 1 chiều: * Dòng diện 1 chiều: (hay dòng không đổi) là dòng điện có chiều và trị số không đổi theo thời gian. I Iđm t o t1 t2 t3 Mạch điện và các phần tử của nó: a) Nguồn điện: Là các thiết bị để biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện năng, như: 17
- Biến đổi hoá năng thành điện : pin, ácquy.. - Biến đổi cơ năng thành điện : máy phát điện.. - Biến đổi nhiệt năng thành điện: cặp nhiệt điện - Biến đổi quang năng thành điện: pin quang điện b) Dây dẫn: Để dẫn dòng điện, chuyển tải điện năng từ nguồn đến nơi tiêu thụ. c) Phụ tải: là thiết bị biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác như: - Quang năng: đèn điện - Nhiệt năng: bếp điện, lò điện,.. - Cơ năng : nam châm điện, động cơ điện.. - Hoá năng: mạ điện… d) Các thiết bị khác như: - TB đo lường : V-mét, A-mét.. - TB đóng cắt: cầu dao, máy cắt.. - TB bảo vệ: cầu chì, rơle,… 2.2. Các đại lượng đặc trưng cho quá trình năng lượng: a) Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích, dưới tác dụng của lực điện từ. (Khi nối 2 bản cực của 1 tụ điện tích điện bàng 1 sợi dâydẫn thì sẽ có sự phóng điện từ cực dươg sang cực âm và các điện tích âm chuyển dời sang cực dương) b) Cường độ dòng điện: Là lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn trong 1 đơn vị thời gian, hay nó là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện. I = q/t (culông/ s = A) + Bội số : KA, MA. + Ước số : mA, µ A.. c) Điện áp: (hay hiệu điện thế) Là độ chênh lệch điện thế giữa 2 điểm trong điện trường. U= U1—U2 + Đơn vị: V + Bội số: KV, MV + Ước số: mV, µ V. d) Công suất: Là công sinh ra trong 1 đơn vị thời gian P = A/t với A = Uit => P = UI vậy, Csuất trên 1 đoạn mạch tỷ lệ với điện áp 2 đầu đoạn mạch và dòng điện qua mạch. 2.3. Cách mắc nguồn thành bộ: 2.3.1. Mắc nối tiếp: 18
Là cách mắc phần dương của phần tử sau nối với cực âm của phần tử trước. Cách đấu này chỉ được dùng khi :Điện áp yêu cầu lớn hơn sức điện động của mỗi phần tử. Uycầu > Eptử *Sđđộng cả bộ: Eb = n.E0 + E0, r0 n: số ptử ghép nối tiếp, E0: Sđđ của 1nguồn * Điện trở trong của cả bộ: Rb = n.r0 * Dòng điện: Ib = I1 = I2 = I3 Dung lượng của cả bộ bằng dung lượng của mỗi phần tử. 2.3.2. Mắc song song: Là cách mắc cực dương của phần tử này với cực dương của phần tử kia, cực âm của phần tử này với cực âm của phần tử kia. Được dùng khi dòng điện yêu cầu lớn hơn dòng điện phóng của mỗi phần tử. ( Iycầu > Ip) * Dòng điện: Ib = m.Ip * Sđđộng: Eb = E0 * Điện trở : Rb = r0/m Dung lượng của cả bộ bằng tổng dung lượng của mỗi phần tử. 2.3.3. Mắc hỗn hợp: Là cách mắc cả nối tiếp và song song, để có được điện áp và dòng điện đạt yêu cầu. 3. Dòng điện xoay chiều 3.1. Định nghĩa dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều hình sin (gọi tắt là dòng điện xoay chiều) là dòng điện xoay chiều có trị số biến thiên phụ thuộc thời gian theo một hàm số hình sin. Trị số của đại lượng hình sin ở một thời điểm t gọi là trị số tức thời và được biểu diễn dưới dạng tổng quát là : Hình 1.1 3.2. Các đại lượng đặc trưng Biên độ của đại lượng hình sin Xm : Giá trị cực đại của đại lượng hình sin, nó nói lên đại lượng hình sin đó lớn hay bé. Để phân biệt, trị số tức thời được ký 19
hiệu bằng chữ in thường x (i, u, ...), biên độ được ký hiệu bằng chữ in hoa Xm(Im, Um ...) Góc pha (ωt + ψX) (hay còn gọi là pha) là xác định chiều và trị số của đại lượng hình sin ở thời điểm t nào đó. Pha ban đầu ψX: xác định chiều và trị số của đại lượng hình sin ở thời điểm t = 0. Hình 1.1 vẽ đại lượng hình sin với pha ban đầu bằng 0. Chu kỳ T của đại lượng hình sin là khoảng thời gian ngắn nhất để đại lượng hình sin lặp lại về chiều và trị số. Vậy chu kỳ T là : Tần số f : Số chu kỳ của đại lượng hình sin trong một giây. Đơn vị của tần số là Hertz, ký hiệu là Hz. Tần số góc ω (rad/s). Tốc độ biến thiên của góc pha trong một giây. Lưới điện công nghiệp của nước ta có tần số f = 50Hz. Vậy chy kỳ T = 0,02s và tần số góc là ω = 2πf = 2p.50 = 100p rad/s. 3.2.1. Pha và sự lệch pha Hai đại lượng hình sin không đồng thời đạt trị số không hoặc trị số cực đại thì được gọi là lệch pha nhau, đặc trưng cho sự lệch pha nó bằng hiệu hai pha ban đầu. Ta có điện áp: Có pha ban đầu ψu > 0 dòng điện : Có pha ban đầu ψi < 0 được trình bày trên hình 20