Giáo trình kỹ thuật điện phần 1 đào xuân dần

Chương TĨNH ĐIỆN HỌC §1.1 ĐIỆN TÍCH - Hai loại điện tích : Vật chất cấu tạo từ hạt nhỏ, phân chia thánh nhỏ ( giới hạn hiểu biết khoa học), gọi hạt sơ cấp Trong tự nhiên có nhiều hạt sơ cấp mang điện thực ngiệm người ta thây hạt sơ cấp mang điện người ta lấy điện tích đi.Có hai loại điện tích điện tích dương điện tích âm - Điện tích nguyên tố Điện tích hạt sơ cấp hoàn toàn xác định điện tích nhỏ tồn thiên nhiê, tách thành lượng nhỏ Vì lượng điện thích gọi điện tích nguyên tố có độ lớn 1,6.10-19C Khi vật mang điện tích bao giừ số nguyên lần điên tích nguyên tố - Định luật bảo toàn điện tích Trong hệ kín cô lập điện, tổng đại số điện tích số - Định luật Culông Lực tương tác hai điện tích điểm đứng yên chân không tỉ lệ với độ lớn điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng lực tương tác có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích q1q F 4 a r : + q1, q2 điện lượng hai điện tích đo C(Culông) + r khoảng cách hai điện tích đo m (mét) +  a độ thẩm điện môi tuyệt đối (là hệ số thể ảnh hưởng môi trường chữa điện tích lên lực tương tác)  a    +  độ thẩm điện môi tương đối môi trường +  số điện môi chân không   8,86.10 12 đơn vị F/m( Fara/mét) F F + F F F - Đơn vị lực điện trường N( Neutơn) § 1.2 ĐIỆN TRƯỜNG - Khái niệm điện trường F Điện trường dạng vật chất tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt - Cường độ điện trường Cường độ điện trường điểm đại lượng vật lí đắc trưng cho điện trường phương diện tác dụng lự, đo thương số lực điện trường tác dụng lên điện tích thử đặt điểm độ lớn điện tích thử F E q - Lực tác dụng lên điện tích đặt điện trường   F  qE   + Nếu q >0 F chiều với E   + Nếu q ; hướng Q Q < - Đường sức điện trường Đường sức điện trường đường mà tiếp tuyến với điểm trùng với phương véc tơ cường độ điện trường điểm đó, chiều đường sức chiều véc tơ cường độ điện trường điểm - Điện trường Điện trường điện trường mà điểm cường độ điện trường có trị số giống chiều giống Ví dụ điện trường hai má tụ điện phẳng có khoảng cách hai má tụ điện nhỏ nhiều so với chiều dài chiều rộng má - Đơn vị cường độ điện trường V/m (Vôn/mét) §.1.3 ĐIỆN THẾ, HIỆU ĐIỆN THẾ - Công lực điện trường Công lực điện làm di chuyển điện tích từ điểm đến điểm khác điện trường (tĩnh) tỉ lệ với độ lớn điện tích di chuyển, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối A  qEd - Điện hiệu điện Điện điểm tong điện trường có độ lớn thương số cong lực điện trường làm di chuyển điện tích điểm từ vị chí xa vô với độ lớn điện tích A VM  M q - Hiệu điện Hiệu điện hai điểm điện trường đại lượng đặc chưng cho khả thực công điện trường hai điểm đo thương số công lực điện trường làm di chuyển điện tích dương từ điểm đến điểm độ lớn điện tích di chuyển A U AB  AB q - Chiều dương hiệu điện chiều từ điểm có điện cao xuông điểm có điện thấp - Điện gây điện tích điểm Q điểm cách khoảng r Q V  4 a r - Đơn vị điện hiệu điện V(Vôn) - Liên hệ cường độ điện tường với hiệu điện Trong điện trường ta có quan hệ cường độ điện trường với hiệu điện sau U E d  Véc tơ cường độ điện trường E có chiều từ nơi có điện cao xuống nơi có điện thấp Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN § 2.1 MẠCH ĐIỆN KẾT CẤU HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN 2.1.1 Khái niệm mạch điện - Mạch điện tập hợp thiết bị nối với dây dẫn tạo thành dòng kín dòng điện chạy qua - Mạch điện gồm phần tử sau: + Nguồn điện: thiết bị phát điện Là thiết bị biến đổi dạng lượng khác năng, hoá , nhiệt ….thành điện + Tải : thiết bị tiêu thụ điện biến đổi lượng từ điện thành dạng lượng khác năng, nhiệt năng, quang năng… + Dây dẫn : dây dẫn kim loại dùng để truyền tải điện từ nguồn đến tải 2.1.2 Kết cấu hình học mạch điện - Nhánh Nhánh phận mạch điện gồm phần tử nối tiếp có dòng điện chạy qua - Nút Là chỗ gặp từ ba nhánh trở lên - Vòng Là lối khép kín qua nhánh § 2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC CHƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN 2.2.1 Dòng điện Dòng điện i trị số tốc độ biến thiên điện tích q qua tiết diện ngang vật dẫn dq i dt Chiều dòng điện quy ước chiều chuyển động điện tích dương điện trường A i R UAB 2.2.2 Mật độ dòng điện : B - Mật độ dòng điện vật dẫn thương số cường độ dòng điện tiết diện ngang vật dẫn I J S - Đơn vị mật độ dòng điện A/m (Ampe/mét vuông) 2.2.3 Điện áp - Tại điểm mạch điện có điện Hiệu điện hai điểm gọi điện áp U AB   A   B - Chiều dương điện áp quy ước chiều từ điểm có điện áp cao đến điểm có điện áp thấp - Điện áp hai cực nguồn hở mạch I=0 gọi sức điện động E 2.2.4 Chiều dương dòng điện điện áp - Đối với mạch điện đơn giản ta áp dụng quy ước chiều dương dòng áp ta dễ ràng xác định dòng điện điện áp nhánh - Đối với mạch điện phức tạp , ta xác định dòng điện điện áp nhánh, đặc biệt dòng xoay chiều Vì giải mạch ta tuỳ ý chọn giả sử chiều dương cho dòng điện điện áp Dựa sở chiều vẽ ta thiết lập hệ phương trình giải mạch điện Nếu sau ta tính toán thấy đại lượng mang dấu dương tức chiều chúng chiều vẽ ngược lại 2.2.5 Công suất - Trong mạch điện , nhánh, phần tử nhận lượng phát lượng - Để phân biệt nhánh phát hay thu lượng ta chọn chiều dòng điện điện áp mạch điện có chiều trùng Ở thời điểm - Nếu: p = u.i > Nhánh nhận lượng - Nếu: p = u.i Nhánh phát lượng - Nếu: p = u.i [...]... tương đương thương gặp + Các điện trở mắc nối tiếp (hình a) : R1 Rtd = R1+R2+R3+…+Rn Rtd + Các điện trở mắc song song (hình b) : a) 1 1 1 1 1 = + + + + R td R1 R 2 R 3 Rn R1 R2 + Biến đổi mạch sao thành mạch tam giác: R 12 =R 1 +R 2 + R 1 R 2 R3 R 23 =R 2 +R 3 + R 2 R 3 R1 Rn R3 R2 Rtd Rn b) 1 1 R1 R R R 31 =R 3 +R 1 + 3 1 R2 R3 3 R 31 R2 R 12 3 2 2 R 23 ( Quy tắc nhớ : Điện trở của nhánh hình tam giác... hai điện trở hình sao nối với nó cộng với tích của chúng chia cho điện trở thứ ba.) + Biến đổi mạch tam giác thành mạch sao: 1 R1 = R 12 R 31 R 12 +R 23 +R 31 R2 = R 23 R 12 R12 +R 23 +R 31 R3 = R 31 R1 R12 3 R3 2 R23 3 R2 2 R 31. R 23 R 12 +R 23 +R 31 ( Quy tắc nhớ : Điện trở của nhánh hình sao tương đương bằng tích hai điện trở tam giác kẹp nó chia cho tổng ba điện trở tam giác.) 3.3.4 Giải mạch điện. .. m – n +1 = 2 mạch vòng độc lập trên đó chọn chiều dòng điện ở mỗi vòng như hình vẽ Áp dụng định luật K2 cho mỗi vòng ta có E1 = R1.I v1 +R 2 I v1 +R 6 I v1 - R 2 I v2 E 2 = - R 2 I v1 +R 2 I v2 +R 3 I v2 Giải hệ phương trình sau ta sẽ có các dòng điện vòng: (R1 +R 2 +R 6 ).I v1 - R 2 I v2  E1 -R 2 I v1 +(R 2 +R 3 ).I v2  E 2 Tính dòng điện các nhánh theo các dòng điện vòng I1 =I v1 I2 =I v1 -I v2... luật K 1 ta thiết lập được n -1 phương trình nút, theo định luật K2 ta thiết lập được (m-n +1) phương trình vòng - Trình tự tiến hành: + Chọn chiều dòng điện nhánh( tùy ý) đây là số ẩn của hệ phương trình + Xác định số nút trên sơ đồ mạch và viết (n -1) phương trình dựa theo K1 + Xác định số nhánh m và viết (m-n +1) phương trình vòng theo K2 + Giải hệ phương trình - Ví dụ minh họa Ví dụ 1: + Cho mạch điện. .. CỦA MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 3.2 .1 Định luật ôm - Định luật ôm cho nhánh thuần trở + Biểu thức tính điện áp trên điện trở I U  RI + Biểu thức tính dòng điện qua điện trở U I R - Định luật ôm cho nhánh có sức điện động E và điện trở R Xét nhánh có E, R như hình vẽ + Biểu thức tính điện áp U : U=U1 +U2 +U3 +U4 = R1I-E1+R2I+ E2 = (R1+R2)I-(E1-E2) = ( R) I   E R U U1 R1 U2 U3 U4 E1 R3 E2 U Vậy : U= ( R)... bố điện tích khác dấu ở lớp tiếp xúc sẽ tạo ra điện áp ở hai cực 3 .1. 3 Máy phát điện 1 chiều Máy phát điện 1 chiều biến đổi cơ năng đưa vào trục của máy thành điện năng lấy ra từ các cực của dây quấn 3 .1. 4 Bộ nguồn điện tử công suất Bộ nguồn điện tử công suất không tạo ra điện năng mà chỉ biến đổi điện áp xoay chiều thành bộ điện áp một chiều thông qua các bộ chỉnh lưu § 3.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA MẠCH ĐIỆN... v1 - R 2 I v2 0 = - R 2 I v1 +R 2 I v2 +R 3 I v2 +R 4 I v2 - R 4 I v3 -E 2 = - R 4 I v2 + R 4 I v3 +R 5 I v3 Giải hệ phương trình sau ta sẽ có các dòng điện vòng: E1 = (R1.I v1 +R 2 I v1 +R 7 )I v1 - R 2 I v2 0 = - R 2 I v1 +(R 2 +R 3 +R 4 ).I v2 - R 4 I v3 -E 2 = - R 4 I v2 + R 4 I v3 +R 5 I v3 Tính dòng điện các nhánh theo các dòng điện vòng I1 =I v1 I2 =I v1 - I v2 I3 =Iv1 I4 =I v2  I v3 I5 =I v3...Chương 3: MẠCH ĐIỆN 1 CHIỀU § 3 .1 NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU 3 .1. 1 Pin, acquy : Là thiết bị biến đổi hoá năng thành điện năng .Điện áp giữa 2 cực của pin không lớn nên để có điện áp lớn ta thường mắc nối tiếp các phần tử với nhau Để có dòng điện lớn ta mắc các pin song song với nhau 3 .1. 2 Pin mặt trời: Pin mặt trời hoạt động dựa trên cơ sở hiệu ứng quang điện, biến đổi trự tiếp từ quang năng thành điện năng Dưới... các điện trở và sức điện động đã cho trước + Hãy xác định các dòng diện đi vào các nhánh? Giải: Mạch điện có n = 2 nút; m = 3 nhánh; Giả sử dòng điện đi vào các nhánh có chiều như hình vẽ: Áp dụng định luật K1 cho nút A: I1 -I 2 -I3 =0 Áp dụng định luật K2 : E1 = R1.I1 +R 2 I 2 +R 6 I1 -E 2 = - R 2 I 2 +R 3 I3 Giải hệ phương trình 3 phương trình 3 ẩn ta có giá trị các dòng điện Ví dụ 2:  Cho mạch điện. .. suất điện động và các điện thế các nút E A U AC   I1 R1  ( E1 )   A  C   A  I1  1 R1 A U AC  I 2 R2   A  C   A  I 2  U AB  I3 R3   A   B   A  I 3  R2  A  B R3 U BD  U BC  I 4 R4   B  C   B  I 4  B R4 U BD  U BC  I 5 R5  E2   B  C   B  I5   B  E2 Áp dụng định luật K1 thiết lập n -1 =3 -1= 2 phương trình Tại nút A: I1  I 2  I3  0  E1   ... ta có E1 = R1.I v1 +R I v1 +R I v1 - R I v2 E = - R I v1 +R I v2 +R I v2 Giải hệ phương trình sau ta có dòng điện vòng: (R1 +R +R ).I v1 - R I v2  E1 -R I v1 +(R +R ).I v2  E Tính dòng điện nhánh... R2 = R 23 R 12 R12 +R 23 +R 31 R3 = R 31 R1 R12 R3 R23 R2 R 31. R 23 R 12 +R 23 +R 31 ( Quy tắc nhớ : Điện trở nhánh hình tương đương tích hai điện trở tam giác kẹp chia cho tổng ba điện trở tam... xác định dấu phương trình người ta đánh dấu (*) cực cuôn dây u 21  21 11 i U 21 M a) b) 2.3.7 Điện dung C - Khi đặt điện áp uc lên tụ điện có điện dung C tụ nạp điện với điện tích q q  Cu c