Giáo trình Vật liệu điện (Nghề Điện công nghiệp)

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Nghề: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng) Đà Nẵng, năm 2021 năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Vật liệu điện giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công nghiệp từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có kiến thức chung hữu ích cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu Mặc khác giáo trình đưa vào nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề va chạm thực tế Trong trình biên soạn giáo trình, tác giả tham khảo nhiều tài liệu tác giả khác nước Tác giả xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành giáo trình Đặc biệt giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình tập thể giáo viên môn Điện lạnh, khoa Điện – Điện tử trường bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến q trình biên soạn Đà Nẵng, tháng 7/2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Mạnh Hiến GIÁO TRÌNH MƠN HỌC TÊN MƠN HỌC: VẬT LIỆU ĐIỆN MÃ MÔN HỌC : ĐCN03 Thời gian môn học: 45 (Lý thuyết:14 Thực Hành/ Thí Nghiệm/ Thảo Luận/ Bài Tập: 28 kiểm tra: giờ.) VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: * Vị trí: + Mơn học vật liệu điện bố trí sau hồn thành mơn học An tồn lao động vệ sinh công nghiệp, học song song với mơn học vẽ điện, Khí cụ điện học trước môn học/ mô đun chuyên môn khác * Tính chất: + Là mơn học sở chương trình Đào tạo MỤC TIÊU MƠN HỌC: * Về kiến thức: + Giải thích đặc tính loại vật liệu điện * Về kỹ năng: + Nhận dạng loại vật liệu điện thông dụng + Xác định dạng nguyên nhân gây hư hỏng vật liệu điện * Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp, + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị + Chủ động, sáng tạo trình học tập NỘI DUNG MÔN HỌC: Thời gian Số TT Tên chương Chương mở đầu Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, tập 1 Khái niệm vật liệu điện 0.5 0.5 Phân loại vật liệu điện 0.5 0.5 Chương 1: Vật liệu cách điện 15 Khái niệm phân loại vật liệu cách điện 2.5 2.5 3 Tính chất chung vật liệu cách điện 2.5 2.5 Một số vật liệu cách điện thông dụng 10 Chương 2: Vật liệu dẫn điện 15 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn điện 2 Tính chất chung kim loại hợp kim 3 Những hư hỏng thường cách chọn vật liệu dẫn điện 5 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng Chương 3: Vật liệu dẫn từ 14 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn từ 1.5 1.5 Mạch từ, tính tốn mạch từ 1.5 1.5 Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 11 Cộng: 45 28 14 10 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính thực hành CHƯƠNG MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày số khái niệm lượng - Nêu bật khái niệm cấu tạo vật liệu điện - Phân loại xác chức vật liệu cụ thể - Rèn luyện tính chủ động nghiêm túc cơng việc Nội dung chính: 2.1 Khái niệm vật liệu điện 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu 2.2.3 Cấu tạo phân tử 2.2.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn 2.2.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn 2.2 Phân loại vật liệu điện 2.2.1 Phân loại theo khả dẫn điện 2.2.2 Phân loại theo từ tính 2.2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 1.1 Khái niệm: Vật liệu điện chất có cấu tạo nguyên tử, dùng thiết bị điện 1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu: Tất chất tồn trạng thái rắn , lỏng , khí ,đều cấu tạo hạt : proton , notron electron - Nguyên tử : phần nhỏ phân tử tham gia phản ứng hố học Ngun tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương lớp vỏ điện tử + Hạt nhân gồm có hạt : Proton Nơtron + Vỏ nguyên tử gồm có hạt electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quĩ đạo xác định , tuỳ theo mức lượng điện tử mà xắp xếp thành lớp Hình 1.1 Cấu tạo nguyên tử Về điện: Proton electron mang trị số điện tích q = 1,6.10-19 C ngược dấu nhau.Người ta kí hiệu điện tích Proton +q , Nơtron -q.Hạt nơtron trung hoà điện.Vậy điện tích hạt nhân điện tích Proton cịn lớp vỏ điện tích electron Về khối lượng: Proton Nơtron mang khối lượng xấp xỉ mP = mN = 1,67.10-27 kg = đvc,cịn electron có khối lượng bé so với khối lượng proton notron nhiều (me = 9,1.10-31 kg)=> khối lượng nguyên tử xem khối lượng hạt nhân tính tổng khối lượng Proton Nơtron Về số lượng: Số hạt Proton số hạt electron, trạng thái bình thường ngun tử trung hồ điện Tổng số hạt Proton Nơtron gọi số khối kí hiệu A ,số Proton gọi số hiệu nguyên tử kí hiệu Z , số hiệu nguyên tử đặc trưng tính chất vật lý nguyên tố, số electron lớp đặc trưng tính chất hố học ngun tố 1.3 Cấu tạo phân tử : Là phần nhỏ chất trạng thái tự mà mang đầy đủ tính chất chất đó.Trong phân tử ngun tử liên kết với liên kết hoá học 1.3.1 Liên kết cộng hoá trị : Là mối liên kết nguyên tử phân tử hợp chất đơn chất cặp electron dùng chung Ví dụ : Phân tử clo Mỗi nguyên tử clo có electron lớp ngồi , ngun tử clo lại gần , nguyên tử góp electron để tạo thành cặp điện tử dùng chung Mối liên kết cộng hoá trị xảy ngun tử ngun tố hố học có tính chất gần giống ,ví dụ ( Ar, He, O2, Cl2, H2, H2O, CO2, NH3 ) Tuỳ theo cấu trúc phân tử đối xứng hay không đối xứng mà ta chia phân tử làm loại + Phân tử không phân cực phân tử mà trọng tâm điện tích âm trùng với trọng tâm điện tích dương + Phân tử phân cực phân tử mà trọng tâm điện tích âm trọng tâm điện tích dương cách khoảng l Để đặc trưng cho phân cực người ta dùng momen lưỡng cực: P e  q.l Trong đó, q : điện tích l : có chiều từ -q đến +q có độ lớn chiều dài l (khoảng cách trọng tâm điện tích âm trọng tâm điện tích dương ) 1.3.2 Liên kết ion: Là mối liên kết tạo nên bỡi lực hút ion âm ion dương Liên kết xảy nguyên tử nguyên tố hoá học có tính chất khác Đặc trưng cho dạng liên kết kim loại liên kết kim loại phi kim để tạo thành muối Cụ thể halogen kim loại kiềm gọi muối halogen kim loại kiềm Những chất rắn có cấu tạo liên kết ion thường bền vững nhiệt tạo dạng tinh thể khác Ví dụ :liên kết Na Cl muối NaCl liên kết ion (vì Na có electron lớp ngồi -> dễ nhường electron tạo thành Na+ ,Clo có electron lớp -> dễ nhận e tạo thành Cl- Hai ion trái dấu hút lẫn tạo thành phân tử NaCl ) , muối NaCl có tính chất hút ẩm , tnc = 8000C , tsôi