BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN MÔN HỌC VẬT LÍ ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN VÀ VẬT DẪN TRONG THỰC TẾ GVHD ThS Ngô Thị Hoa Lớp NHIE01 Khóa K17 Nhóm 3 Nguyễn Thành Nam[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN MƠN HỌC: VẬT LÍ ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CỦA TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN VÀ VẬT DẪN TRONG THỰC TẾ GVHD: ThS Ngơ Thị Hoa Lớp: NHIE01 Nhóm 3: Khóa: K17 Nguyễn Thành Nam Hoàng Đức Mạnh Dương Thành Nam Hoàng Văn Long Nguyễn Doãn Mạnh Phần mở đầu -Giới thiệu Trường tĩnh điện khái niệm quen thuộc với dân chuyên ngành vật lý Tuy nhiên, người ngồi ngành thuật ngữ có đơi chút lạ lẫm khó hiểu Trường tĩnh điện tạo điện tích cố định xung quanh Tại điểm M có cường độ điện trường E định (lực tác dụng lên điện tích dương đơn vị M) điện V (cơng thực để di chuyển đơn vị điện tích từ vơ cực đến M) Vật liệu dẫn điện vật chất có tính dẫn điện, chúng cho phép dịng điện qua Giải thích sở lý thuyết vật liệu vật chất có mang điện tích(electron) tự Các electron di chuyển theo hướng định tác động dòng điện điều kiện nhiệt độ định Vật liệu dẫn điện chất rắn, chất lỏng chất hơi, chất khí điều kiện phù hợp Một số phận sản xuất vật liệu đồ dùng điện phổ biến nay: lõi dây điện, chốt phích cắm, cầu chì, dây tóc bóng đèn vonfram, bếp điện, nồi cơm điện làm nicrom… -Lý chọn chủ đề -Các tượng thiên nhiên thể nhiều vẻ khác khoa học ngày cho chúng thuộc vào bốn dạng tương tác bản: tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ, tương tác yếu tương tác mạnh Trong tương tác hấp dẫn tương tác điện từ tương tác phổ biến Đối với vật thể thông thường tương tác hấp dẫn yếu ta bỏ qua, tương tác điện từ đáng kể Định luật có tính định lượng lĩnh vực điện từ định luật Culơng Đó định luật tương tác hai điện tích điểm đặt chân khơng Khi có điện tích điện tích gây khơng gian xung quanh điện trường Điện trường giữ vai trò truyền tương tác từ điện tích sang điện tích khác Điện trường dạng tồn đặc biệt vật chất, mà biểu đặt điện tích qo vào điện trường điện tích qo chịu tác dụng lực điện Ta tiến hành đặt vật dẫn điện trường có tượng vật lý diễn nào? -Vật dẫn vật có hạt mang điện tự do, hạt mang điện chuyển động tự tồn vật dẫn Có nhiều loại vật dẫn ( rắn, lỏng, ….) ta chủ yếu khảo sát vật dẫn kim loại Thực nghiệm xác nhận, kim loại có cấu trúc tinh thể trạng thái rắn, ion dương kim loại (tạo hạt nhân lớp electron lớp vỏ ngoài) liên kết yếu với hạt nhân bị nguyên tử bên cạnh tác động, tách khỏi nguyên tử gốc chúng trở thành electron tự (gọi electron dẫn) Như vậy, vật dẫn kim loại hạt mang điện tự electron dẫn, chúng dịch chuyển dễ dàng từ nguyên tử sang nguyên tử khác mạng tinh thể Bình thường, electron tự chuyển động nhiệt xung quang nút mạng tinh thể chuyển động nhiệt chúng (chuyển động “vi mô”) không làm ảnh hưởng đến điện trường “vĩ mô” bên ngồi vật dẫn -Vì lí mà em chọn đề tài: “Ứng dụng điện trường vật dẫn thực tế” để nghiên cứu Bảng phân cơng cơng việc Tên thành viên Hồng Văn Long Cơng việc Tìm nội dung trường Thời gian hồn Mức độ hoàn thành thành ngày 21% ngày 21% ngày 21% ngày 16% ngày 21% tĩnh điện Hồng Đức Mạnh Nguyễn Dỗn Mạnh Tìm nội dung vật dẫn Tìm ứng dụng trường tĩnh điện Dương Thành Nam Tìm ứng dụng vật dẫn Nguyễn Thành Nam Lên ý tưởng làm word -Phần nội dung 1, Trường tĩnh điện -Định nghĩa Trường tĩnh điện tạo điện tích cố định xung quanh Tại điểm M có cường độ điện trường E định (lực tác dụng lên điện tích dương đơn vị M) điện V (công thực để di chuyển đơn vị điện tích từ vơ cực đến M) -Đặc điểm Trường tĩnh điện mô tả lực vector gọi cường độ điện trường Tại điểm điện trường, độ lớn E có phương giá trị xác định Nếu ta chuyển động từ điểm sang điểm khác điện trường cho hướng vectơ cường độ điện trường tiếp tuyến với phương độ dời quỹ đạo độ dời gọi đường sức điện trường Các đường sức điện trường sử dụng để mô tả trường -Một số bất lợi sống Khi điện tích tĩnh điện bề mặt vật thể lớn khoảng 3000 vơn tạo từ trường tĩnh điện Khi gây phân cực tạo lực hút Culong đủ lớn để hút cưỡng vật thể vào bề mặt vật mang tĩnh điện Hiện tượng làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng trình sản xuất như: Chai lọ bao bì bị bám bụi bẩn tích điện làm giảm chất lượng sản phẩm Bao bì khó xếp ngắn Độ tĩnh điện cao tạo tia lửa điện, dẫn đến cháy nổ Công nhân bị thương điện giật Các sản phẩm bị sơ dịch, khơng vị trí -Ứng dụng sống Bên cạnh bất lợi, trường tĩnh điện có nhiều lợi ích thiết thực sống hàng ngày Cùng xem qua số ứng dụng phổ biến Hỗ trợ lực căng học: Trong vật liệu áp điện, electron thực bị đẩy khỏi vị trí bị đẩy khỏi vùng chịu lực căng học Ứng dụng trường hợp khai thác lượng nhờ dụng cụ cơng suất thấp hoạt động cách sử dụng lượng tạo dao động nhiệt Ứng dụng cho micro tinh thể: Sóng trường tĩnh điện chuyển đổi sóng âm thành tín hiệu điện Ngược lại, tín hiệu điện di chuyển chuyển đổi áp điện loa, từ tái tạo âm Ứng dụng máy photocopy máy in laser: dựa trình nhiễm điện cục bị ảnh hưởng ánh sáng mạnh Các nhà máy nhiệt điện than sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện để thu thập hạt mịn chất thải Nhờ vậy, chất thải thu gom dạng rắn không thải vào khơng khí Ứng dụng sơn tĩnh điện: Do tượng tĩnh điện nên sơn bị hấp phụ bám chặt vào vật cần sơn hơn, dung dịch sơn bị thất Sử dụng sản xuất sản phẩm bảo hộ lao động như: quần áo chống tĩnh điện, găng tay chống tĩnh điện, giày chống tĩnh điện… 2, Vật dẫn -Định nghĩa Vật liệu dẫn điện vật chất có tính dẫn điện, chúng cho phép dịng điện qua Giải thích sở lý thuyết vật liệu vật chất có mang điện tích(electron) tự Các electron di chuyển theo hướng định tác động dòng điện điều kiện nhiệt độ định Vật liệu dẫn điện chất rắn, chất lỏng chất hơi, chất khí điều kiện phù hợp Một số phận sản xuất vật liệu đồ dùng điện phổ biến nay: lõi dây điện, chốt phích cắm, cầu chì, dây tóc bóng đèn vonfram, bếp điện, nồi cơm điện làm nicrom… Phân loại vật liệu dẫn điện Hiện nay, phân chia vật liệu dẫn điện thành loại dựa vào điều kiện hoạt động là: Vật liệu dẫn điện thể rắn: gồm kim loại hợp kim chia thành loại dẫn điện cao có điện trở cao Những loại vật liệu có khả dẫn điện cao dùng để làm dây dẫn, cáp điện… Còn loại có điện trở cao dùng làm dụng cụ đốt nóng bóng đèn, biến trở… Vật liệu dẫn điện thể lỏng: gồm kim loại nóng chảy dung dịch điện phân Bởi điều kiện nhiệt độ cao kim loại nóng chảy trừ thủy ngân có nhiệt độ nóng chảy 39 độ C Do kim loại lỏng có thủy ngân dùng kỹ thuật Vật liệu dẫn điện thể khí: tồn điều kiện định khí Do khơng ứng dụng nhiều loại vật liệu dẫn điện thể rắn lỏng Đặc tính vật liệu dẫn điện Tính dẫn điện Đầu tiên, bỏ qua tên gọi tính dẫn điện, hầu hết vật liệu dẫn điện có khả dẫn điện cực tốt Để đánh giá khả dẫn điện cần dựa vào thông số điện trở, điện dẫn, điện trở suất, hệ số nhiệt trở Một số vật liệu dẫn điện tốt kể đến bạc, đồng, vàng, nhơm, sắt… Hệ số nhiệt điện trở suất Vật liệu dẫn điện có điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ khoảng nhiệt độ hẹp quan hệ điện trở suất nhiệt độ gần đường thẳng Hệ số điện trở suất thể thay đổi điện trở suất vật liệu nhiệt độ thay đổi Cụ thể vật liệu có điện trở suất nhỏ hệ số lớn Tính dẫn nhiệt Thơng thường đốt nóng truyền lạnh vật liệu dẫn điện có thêm tính dẫn nhiệt tốt, dễ nóng chảy nhiệt độ cao Những loại dễ nguột dễ nóng nhanh có khả dẫn nhiệt tốt loại lâu nguội, cần thời gian đốt nóng lâu có tính dẫn nhiệt Tính giãn nở nhiệt Khi bị đốt nóng nhiệt độ cao vật liệu dẫn điện bị giãn ra, làm lạnh bị co lại Do vật sử dụng để xây dựng cơng trình cần tạo khe hở nhỏ để đảm bảo an toàn Tính nhiễm từ Một số vật liệu dẫn điện có khả nhiễm từ cao sắt hợp kim sắt nhiên cần đặt từ trường có tính nhiễm từ Ngồi ra, cịn có niken, coban cịn kim loại khác khơng có tính nhiễm từ Tính nóng chảy Vật liệu dẫn điện bị đốt nóng nhiệt độ thích hợp bị nóng chảy Đây lợi giúp chúng tạo hình, tạo khn dễ dàng tái sử dụng để tiết kiệm chi phí Tính chống ăn mịn Vật liệu dẫn điện có khả chống ăn mịn tốt nhiệt độ cao nhiệt độ bình thường Do chúng khơng bị ăn mịn oxy nước Một số loại vật liệu chống ăn mịn tốt kể đến đồng, nhơm … Tính chất học Ngồi tính chất vật liệu dẫn điện cịn có tính chất khả chịu nén tốt, chịu kéo, chịu bẻ gãy, chịu xoắn… >>Xem thêm chủ đề chuyên mục: Tìm hiểu Vật Liệu Một số loại vật liệu dẫn điện thông dụng Đồng (Cu) Đồng xem vật liệu dẫn điện tốt loại vật liệu nên dùng nhiều ngành kỹ thuật điện: kết cấu máy điện, máy biến thế, dây tải điện, trang thiết bị điện… Bởi đặc tính có điện dẫn suất lớn, nhiệt dẫn suất lớn, sức bền khí cao, chống va đập, chống ăn mịn khí tốt, làm việc tốt điều kiện thời tiết xấu có tính đàn hồi cao Nhơm (Al) Nhơm vật liệu dẫn điện thứ sau đồng ứng dụng kỹ thuật điện: dây cáp điện, tụ điện, roto động điện, đầu nối giắc cắm, dây dẫn điện đường dây truyền tải Nhôm có màu trắng bạc, kim loại mềm, dễ dát mỏng, gia công, dễ kéo sợi, dễ bị phá hủy mơi trường có muối chống ăn mịn tốt Tuy nhiên nhơm có nhược điểm sức bền khí kém, khó hàn nối Chì (Pb) Chì vật liệu dẫn điện có màu tro sáng ngả xanh da trời với đặc tính mềm dẻo, dẫn điện tốt điều kiện nhiệt độ thấp Dễ hòa tan acid, sức bền cao với điều kiện khắc nghiệt, không bị tác dụng muối, dễ dát mỏng Tuy nhiên nêu bay chì độc hại Do ứng dụng làm lớp bảo vệ cáp điện để chống ẩm, chế tạo cực acquy điện, đường dây dẫn điện… Vonfram Là kim loại dạng rắn, màu xám đặc trưng, nhiệt độ nóng chảy thuộc vào vật liệu cao tối đa 3370 độ C Vonfram có đặc tính độ cứng cao, chống tác dụng hồ quang, độ ăn mịn bề mặt nhỏ Do ứng dụng phổ biến để làm dây tóc bóng đèn Tuy nhiên, vonfram có nhược điểm khó gia cơng Bạch kim (Platin) Là kim loại bền vững không kết hợp với oxy, bền vững với thuốc thử hóa học, dễ gia cơng khí dát mỏng Vậy nên bạch kim ứng dụng để sản xuất cặp nhiệt độ, sản xuất đồng hồ điện yêu cầu độ nhạy cao Một số lưu ý sử dụng vật liệu dẫn điện Bên cạnh ưu điểm, vật liệu dẫn điện tồn nhược điểm có tính chất dẫn điện Do để đảm bảo an tồn tính mạng người cần sử dụng cách, kỹ thuật Dưới số lưu ý cần quan tâm sử dụng vật liệu dẫn điện: Nên đặt tách rời để tránh tượng ăn mịn điện hóa, tuyệt đối khơng đặt gần để tranh tiếp xúc trực tiếp Nên sử dụng thêm vật liệu cách điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành điện: nhựa, xi măng, bê tông… Trước dùng cần tham khảo hướng dẫn sử dụng chi tiết tuân thủ thực theo khuyến cáo nhà sản xuất Trong thời điểm mùa hè nên cẩn thận tuyệt đối trường hợp thời tiết nóng, nhiệt độ cao dễ gây cháy nổ nguy hiểm Với quy mơ gia đình nên thiết kế lắp đặt mạng điện lưới để đảm bảo an toàn Vật liệu dẫn điện đặt cách nguồn điện khoảng cách an toàn định -Phần kết luận Nội dung nhóm em tổng hợp thơng tin khái niệm, tính chất, ứng dụng thực tế, Trường tĩnh diện, Vật dẫn điện ( số vật liệu) hay sử dụng sống hàng ngày Trong trình nghiên cứu chủ đề , kiến thức chun ngành cịn hạn chế nên nhóm em cịn nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá báo cáo chủ đề Rất mong nhận quan tâm, đóng góp ý kiến xây dựng cô để báo cáo chúng em đày đủ hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn! ... không ứng dụng nhiều loại vật liệu dẫn điện thể rắn lỏng Đặc tính vật liệu dẫn điện Tính dẫn điện Đầu tiên, khơng thể bỏ qua tên gọi tính dẫn điện, hầu hết vật liệu dẫn điện có khả dẫn điện cực... tác dụng lực điện Ta tiến hành đặt vật dẫn điện trường có tượng vật lý diễn nào? -Vật dẫn vật có hạt mang điện tự do, hạt mang điện chuyển động tự tồn vật dẫn Có nhiều loại vật dẫn ( rắn, lỏng,... (chuyển động “vi mô”) không làm ảnh hưởng đến điện trường “vĩ mơ” bên ngồi vật dẫn -Vì lí mà em chọn đề tài: ? ?Ứng dụng điện trường vật dẫn thực tế? ?? để nghiên cứu Bảng phân công công việc Tên