Giáo trình Điện tử cơ bản: Phần 1 - Công ty Máy tính - Mạng - Truyền Thông OSC

Giáo trình Điện tử cơ bản được biên soạn bởi Công ty Máy tính - Mạng - Truyền Thông OSC với mục đích giúp bạn đọc nắm được các nội dung về nguồn điện một chiều, điện từ trường, dòng điện xoay chiều, giới thiệu đồng hồ vạn năng,... Mời quý thầy cô và các em sinh viên cùng tham khảo chi tiết giáo trình tại đây.

Giáo trình điện tử Chương I : Nguồn điện chiều Cấu trúc nguyên tử : Để hiểu chất dòng điện ta biết ( kiến thức PTTH ) tất cảcác nguyên tốđều cấu tạo lên từ nguyên tử nguyên tử chất cấu tạo hai phần -Một hạt nhân hạt mang điện tích dương gọi Proton hạt trung hoà điện gọi Neutron -Các Electron (điện tử ) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân -Bình thường ngun tử có trạng thái trung hồ vềđiện nghĩa số Proton hạt nhân số electron bên ngồi có tác nhân bên ngồi áp xuất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, tác động từ trường điện tử electron lớp ngồi tách khỏi quỹđạo để trơqr thành điện tử tự -Khi nguyên tử bị hay nhiều điện tử, chúng bịthiếu điện tử trở thành ion dương ngược lại nguyên tửnhận thêm hay nhiều điện tử chúng trở thành ion âm Bản chất dòng điện chiều dòng điện Khi điện tử tập trung với mật độ cao chúng tạo lên hiệu ứng tích điện -Dịng điện dịng chuyển động hạt mang điện nhưđiện tử , ion -Chiều dòng điện quy ước từ dương sang âm ( ngược với chiều chuyển động điện tử -đi từ âm sang dương ) Tác dụng dịng điện : Khi có dịng điện chạy qua dây dẫn điện thí nghiệm sau : Ta thấy dòng điện tạo từ trường xung quanh để làm lệch hướng nam châm, đổi chiều dịng điện từ trường đổi hướng => làm nam châm lệch theo hướng ngược lại -Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng siẩng nhiệt -Dòng điện chạy qua động làm quay động quay sinh cơnăng -Khi ta nạp ác quy cực ắc quy bị biến đổi dịng điện có tác dụng hố Như dịng điện có tác dụng tác dụng nhiệt , tác dụng vềcơ , tác dụng từ trường tác dụng hoá Cường độ dòng điện : Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu dòng điện hay đặc trưng cho số lượng điện tửđi qua tiết Phòng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử diện vật dẫn đơn vị thời gian - Ký hiệu I -Dòng điện chiều dòng chuyển động theo hướng định từ dương sang âm theo quy ước dòng chuyển động theo hướng điện tử tự Đơn vị cường độ dòng điện Ampe có bội số : z Kilo Ampe = 1000 Ampe z Mega Ampe = 1000.000 Ampe z Mili Ampe = 1/1000 Ampe z Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe Điện áp : Khi mật độ điện tử tập trung không hai điểm A B ta nối dây dẫn từ A sang B xuất dòng chuyển động điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, người ta gọi hai điểm A B có chênh lệch vềđiện áp áp chênh lệch hiệu điện -Điện áp điểm A gọi UA -Điện áp điểm B gọi UB -Chênh lệch điện áp hai điểm A B gọi hiệu điện U AB UAB = UA - UB -Đơn vị điện áp Vol ký hiệu U E, đơn vịđiện áp có bội số z Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol z Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol z Micro Vol = 1/1000.000 Vol Điện áp ví nhưđộ cao bình nước, hai bình nước có độ cao khác nối ống dẫn có dịng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, hai bình nước có độ cao khơng có dòng nước chảy qua ống dẫn Dòng điện nhưvậy hai điểm có điện áp chên lệch sinh dòng điện chạy qua dây dẫn nối với hai điểm từđiện áp cao sang điện áp thấp hai điểm có điện áp dịng điện dây dẫn = Nguồn điện Nguồn điện nguồn sinh điện từ nguồn lượng khác Máy phát điện, Ắc quy, Pin v.v có hai nguồn điện Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử  Nguồn điện xoay chiều ( AC) nguồn điện sinh từcác nhà máy điện  Nguồn điện chiều ( DC) nguồn điện sinh từ ắc quy pin  Các mạch điện thường sử dụng nguồn chiều để hoạt động chạy nguồn xoay chiềuchúng phải đổi thành chiều trước đưa vào máy hoạt động Nguồn chiều song song nối tiếp :  Khi đấu nối tiếp nguồn điện lại ta nguồn điện có điện áp tổng điện áp thành phần  Khi đấu song song nguồn điện ( điện áp ) ta nguồn điện có áp khơng đổi khảnăng cho dòng tổng dòng điện thành phần Ví dụ : ta có pin 1,5V với khả cho dòng 0,1A, ta cần nguồn điện 3V với dòng điện 1A ta phải đấu tối thiểu 10 cặp pin song song cặp có hai pin đấu nối tiếp  Định luật ôm Định luật ôm định luật quan trọng mà ta cần phải nghi nhớ Cường độ dòng điện đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ởhai đầu đoạn mạch tỷ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch Cơng thức : I = U / R I cường độ dịng điện , tính Ampe (A)  U điện áp hai đầu đoạn mạch , tính Vol (V) R điện trở đoạn mạch , tính ơm   Định luật ôm cho đoạn mạch Đoạn mạch mắc nối tiếp: Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp điện áp hai đầu đoạn mạch tổng sụt áp điện trở Phòng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử Như sơđồ U = U1 + U2 + U3     Theo định luật ơm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2, U3 = I3 x R3 đoạn mạch mắc nối tiếp thì I1=I2=I3 Sụt áp điện trở => tỷ lệ thuận với điện trở Đoạn mạch mắc song song Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song cường độ dịng điện tổng dòng điện qua điện trởvà sụt áp điện trở nhau:  Mạch có U1 = U2 = U3 = EI = I1 + I2 + I3 U1 = I1 x R1 = I2 x R2 = I3 x R3 Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở Điện công xuất : * Điện Khi dịng điện chạy qua thiết bị bóng đèn => làm bóng đèn sáng, chạy qua động => làm động quay dòng điện sinh cơng Cơng dịng điện gọi điện năng, ký hiệu W, thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ) Cơng thức tính điện : W = U x I x t Trong W điện tính June (J) U điện áp tính Vol (V) I dịng điện tính Ampe (A) t thời gian tính giây (s) * Cơng xuất Cơng xuất dòng điện điện tiêu thụ giây , cơng xuất tính cơng thức Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử P = W / t = (U I t ) / t = U I Theo định luật ơm ta có P = U.I = U2 / R = R.I2 Chương II -Điện từ trường Khái niệm từ trường * Nam châm từ tính Trong tự nhiên có số chất hút sắt gọi nam châm tự nhiên Trong công nghiệm người ta luyện thép hợp chất thép để tạo thành nam châm nhân tạo Nam châm ln ln có hai cực cực bắc North (N) cực nam South (S) , chặt nam châm làm ta lại hai nam châm có hai cực N S -đó nam châm có tính chất khơng phân chia Nam châm thường ứng dụng để sản xuất loa điện động, micro mô tơ DC * Từ trường Từ trường vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất truyền lực từ lên vật liệu có từ tính, từ trường tập hợp đường sức từ Bắc đến cực nam * Cường độ từ trường Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu từ trường, ký hiệu H đơn vị A/m * Độ từ cảm Là đại lượng đặc trưng cho vật có từ tính chịu tác động từtrường, độ từ cảm phụ thuộc vào vật liệu VD Sắt có độ từ cảm mạnh đồng nhiều lần Độ từ cảm tính cơng thức B=µ.H Trong B : độ từ cảm µ : độ từ thẩm H : cường độ từ trường * Từ thông Là sốđường sức qua đơn vị diện tích, từ thơng tỷ lệ thuật với cường độ từ trường * Ứng dụng Nam châm vĩnh cửu Nam châm vĩnh cửu ứng dụng nhiều thiết bịđiện tử, chúng dùng để sản xuất Loa, Micro Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử loại Mô tơ DC Từ trường dòng điện qua dây dẫn thẳng Thí nghiệm cho thấy, cơng tắc bên ngồi đóng, dịng điện qua bóng đèn làm bóng đèn sáng đồng thời dòng điện qua dây dẫn sinh từ trường làm lệch hướng kim nam châm Khi đổi chiều dòng điện, ta thấy kim nam châm lệch theo hướng ngược lại , dòng điện đổi chiều tạo từ trường đổi chiều Từ trường dòng điện qua cuộn dây     Khi ta cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lòng cuộn dây xuất từ trường đường sức song song, lõi cuộn dây thay lõi thép từ trường tập trung lõi thép lõi thép trở thành nam châm điện, ta đổi chiều dòng điện từ trường đổi hướng  Dịng điện chiều cốđịnh qua cuộn dây tạo từtrường cốđịnh, dòng điện biến đổi qua cuộndây tạo từtrường biến thiên Từ trường biến thiên có đặc điểm tạo điện áp cảm ứng cuộn dây đặt vùng ảnhhưởng từ trường , từtrường cốđịnh khơng có đặc điểm Ứng dụng:Từ trường cuộn dây sinh có nhiều ứng dụng thực tế, ứng dụng mà ta Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử thường gặp thiết bịđiên tửđó Rơ le điện từ Rơ le điện từ Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lõi cuộn dây trở thành nam châm điện hút sắt cơng tắc đựoc đóng lại, tác dụng rơ le dùng dòng điện nhỏđểđiều khiển đóng mạch cho dịng điện lớn gấp nhiều lần Lực điện từ Nếu có dây dẫn đặt từ trường, cho dòng điện chạy qua dây dẫn có lực đẩy => lực điện từ, dây dẫn để tụ chúng chuyển động từ trường, nguyên lý ứng dụng sản xuất loa điện động Nguyên lý hoạt động Loa ( Speaker ) Cuộn dây gắn với màng loa đặt từ trường mạnh cực nam châm , cực S lõi , cực N phần xung quanh, cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây , tác dụng lực điện từ cuộn dây chuyển động, tốc động chuyển động cuộn dây phụthuộc vào tần số dòng điện xoay chiều, cuộn dây chuyển động gắng vào màng loa làm màng loa chuyển động theo, chuyển động tần số > 20 Hz chúng tạo sóng âm tần dải tần số tai người nghe Cảm ứng điện từ Cảm ứng điện từ tượng xuất điện áp cảm ứng cuộn dây đặt từ trường biến thiên Ví dụ : cuộn dây quấn quanh lõi thép , cho dòng điện xoay chiều chay qua, lõi thép xuất từ trường biến thiên, ta quấn cuộn dây khác lên lõi thép hai đầu cuộn dây xuất điện áp cảm ứng Bản thân cuộn dây có dịng điện chạy qua sinh điện áp cảm ứng có chiều ngược với chiều dòng điện vào Chương III - Dòng điện xoay chiều Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử Dòng điện xoay chiều : Dòng điện xoay chiều dịng điện có chiều giá trị biến đổi theo thời gian, thay đổi thường tuần hoàn theo chu kỳnhất định Ở dịng điện xoay chiều hình sin, xung vng xung nhọn Chu kỳ tần số dòng điện xoay chiều Chu kỳ dòng điện xoay chiều ký hiệu T khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳđược tính giây (s) Tần sốđiện xoay chiều : số lần lặp lại trang thái cũ dòng điện xoay chiều giây ký hiệu F đơn vị Hz F=1/T Pha dịng điện xoay chiều : Nói đến pha dịng xoay chiều ta thường nói tới so sánh dịng điện xoay chiều có tần số * Hai dòng điện xoay chiều pha hai dịng điện có thời điểm điện áp tăng giảm nhau: Hai dòng điện xoay chiều pha * Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : hai dịng điện có thời điểm điện áp tăng giảm lệch Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử Hai dịng điện xoay chiều lệch pha * Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : hai dòng điện lệch pha 180 độ, dịng điện tăng dịng điện giảm ngược lại Hai dòng điện xoay chiều ngược pha Biên độ dòng điện xoay chiều Biên độ dòng xoay chiều giá trịđiện áp đỉnh dòng điện.xoay chiều, biên độ thường cao điện áp mà ta đo từ đồng hồ Giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều Thường giá trịđo từ đồng hồ giá trịđiện áp ghi zắc cắm nguồn thiết bịđiện tử., Ví dụ nguồn 220V AC mà ta sử dụng giá trị hiệu dụng, thực tếbiên độđỉnh điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V Công xuất dịng điện xoay chiều Cơng xuất dịng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp độ lệch pha hai đại lượng , công xuất tính cơng thức : P = U.I.cosα  Trong U : điện áp  I dịng điệnα góc lệch pha U I => Nếu dòng xoay chiều qua điện trở độ lệch pha gữa U I α = cosα = P = U.I => Nếu dòng xoay chiều qua cuộn dây tụđiện độ lệch pha U I +90 độ -90độ, cosα = P = ( cơng xuất dịng điện xoay chiều qua tụđiện cuộn dây = ) Dòng điện xoay chiều qua điện trở Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Dịng điện xoay chiều qua điện trở dịng điện điện áp pha với , nghĩa điện áp tăng cực đại dịng điện qua trởcũng tăng cực đại dòng xoay chiều có tính chất dịng chiều qua trở thuần.do áp dụng cơng thức dòng chiều cho dòng xoay chiều qua điện trở I = U / R hay R = U/I Công thức định luật ohm P = U.I Công thức tính cơng xuất Dịng điện xoay chiều qua tụđiện Dòng điện xoay chiều qua tụđiện dịng điện sớm pha điện áp 90độ Dịng xoay chiều có dịng điện sớm pha điện áp 90 độ qua tụ * Dòng xoay chiều qua tụ bị tụ cản lại với trở kháng gọi Zc, Zc tính cơng thức Zc = 1/ ( x 3,14 x F x C )  Trongđó Zc dung kháng ( đơn vị Ohm )F tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị Hz) C điện dung tụđiện ( đơn vị µ Fara) Công thức cho thấy dung kháng tụđiện tỷ lệ nghịch với tần số dòng xoay chiều (nghĩa tần số cao qua tụ dễdàng) tỷ lệ nghịc với điện dung tụ ( nghĩa tụ có điện dung lớn dòng xoay chiều qua dễ dàng) => Dòng chiều dịng có tần số F = Zc = ∞ dịng chiều khơng qua tụ Dịng điện xoay chiều qua cuộn dây Khi dòng điện xoay chiều qua cuộn dây tạo từ trường biến thiên từ trường biến thiên lại cảm ứng lên cuộn dây điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , cuộn dây có xu hướng chống lại dòng điện xoay chiều qua nó, chống lại cảm kháng cuộn dây ký hiệu ZL ZL = x 3,14 x F x L  Trong ZLlà cảm kháng ( đơn vịlà Ohm) L hệsốtựcảm cuộn dây ( đơn vịlà Henry) L phụthuộc vào sốvòng dây quấn chất liệu lõi   F tần sốdòng điện xoay chiều ( đơn vịlà Hz) Phòng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 ... ngược pha biên đ? ?điện áp hiệu hai điện áp thành phần Phòng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 710 1466 - 3 01 Giáo trình điện tử Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Hai dịng điện ngược pha,... cơng xuất dịng điện xoay chiều qua t? ?điện cuộn dây = ) Dòng điện xoay chiều qua điện trở Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 710 1466 - 3 01 Giáo trình điện tử Cơng ty Máy tính - Mạng -. .. dụng : * Đo điện áp chiều ( xoay chiều ) Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 710 1466 - 3 01 Giáo trình điện tử Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thông OSC Đặt đồng hồ vào thang đo điện áp DC