Giáo án Vật liệu điện

Vật liệu điện là tất cả những chất liệu dùng để sản suất các thiết bị sử dụng trong lĩnh vực ngành điện. Thường được phân ra các vật liệu theo đặc điểm, tính chất và công dụng của nó, thường là các vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu bán dẫn và vật liệu dẫn từ. Cấu tạo nguyên tử của vật liệu. Nguyên tử là phần tử cơ bản nhất của vật chất. Mọi vật chất đều được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử theo mô hình nguyên tử của Bo. Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương (gồm proton p và nơtron n) và các điện tử mang điện tích âm (electron, ký hiệu là e) chuyển động xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định. Nguyờn tử : Là phần nhỏ nhất của một phân tử cụ thể tham gia phản ứng hoá học, nguyên tử gồm cú hạt nhân và lớp vỏ điện tử Hạt nhân : gồm có các hạt Proton và Nơrton Vỏ hạt nhân gồm các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo xác định. Tùy theo mức năng lượng mà các điện tử được xếp thành lớp. Ở điều kiện bình thường, nguyên tử trung hòa về điện, tức là: (+)hạt nhân = ()e Khối lượng của e rất nhỏ: me= 9,1 .1031 (Kg)

GIO N L THUYT S: 01 Thi gian thc hin: 03Tit Thc hin: ngy thỏng nm 2011 VT LIU IN BI: - KHI NIM V VT LIU IN - PHN LOI VT LIU IN MC TIấU HC TP: Sau hc xong bi hc ny hc sinh cú kh nng: - Hiu c th no l vt liu in - Cu to nguyờn t v phõn t ca vt liu in - Phõn loi c vt liu in DNG V PHNG TIN DY HC: Giỏo ỏn, cng bi ging Bng, phn v ti liu tham kho Thi gian: 01 phỳt N NH LP S hc sinh vng Tờn III THC HIN BI HC: PHNG PHP TT I Hot ng ca giỏo viờn Hot ng ca hc sinh t vo bi Nờu cõu ca nú, thng l cỏc vt liu dn in, vt liu cỏch in, hi gi vt liu bỏn dn v vt liu dn t m Thuyt 1.Cu to nguyờn t ca vt liu trỡnh Nguyờn t l phn t c bn nht ca vt cht Mi vt Lng nghe, suy ngh tr li theo ý hiu, ghi chộp NI DUNG GING DY Khỏi nim v vt liu in Khỏi nim Vt liu in l tt c nhng cht liu dựng sn sut cỏc thit b s dng lnh vc ngnh in Thng c phõn cỏc vt liu theo c im, tớnh cht v cụng dng cht u c cu to t nguyờn t v phõn t theo mụ hỡnh nguyờn t ca Bo Nguyờn t c cu to bi ht nhõn mang in tớch dng (gm proton p v ntron n) v cỏc in t mang in tớch õm (electron, ký hiu l e) chuyn ng xung quanh ht nhõn theo mt qu o xỏc nh Nguyn t : L phn nh nht ca mt phõn t c th tham gia phn ng hoỏ hc, nguyờn t gm cỳ ht nhõn v lp v in t -1- TG - Ht nhõn : gm cú cỏc ht Proton v Nrton - V ht nhõn gm cỏc electron chuyn ng xung quanh ht nhõn theo qu o xỏc nh Tựy theo mc nng lng m cỏc in t c xp thnh lp iu kin bỡnh thng, nguyờn t trung hũa v in, tc l: (+)ht nhõn = (-)e Khi lng ca e rt nh: me= 9,1 10-31 (Kg) 2.Cu to phõn t L phn nh nht ca mt cht trng thi t nú mang y cỏc c im, tớnh cht ca cht ú, phõn t cỏc nguyờn t liờn kt vi bi liờn kt húa hc.Vt cht c cu to t nguyờn, phõn t hoc ion theo cỏc dng liờn kt di õy: a Liờn kt ng húa tr Liờn kt ny c trng bi s kin l mt s in t ú tr thnh chung cho cc nguyn t tham gia hỡnh thnh phừn t Ly cu trỳc ca phõn t clo lm vớ d: phõn t ny gm nguyờn t clo v nh ú bit, nguyn t clo cỳ 17 in t, ú in t lp ngoi cựng (in t hoỏ tr) Hai nguyờn t clo liờn kt bn vng vi bng cỏch s dng chung hai in t nh trờn hnh 1.3 Lp v ngoi cựng ca mi nguyờn t c b sung thờm mt in t ca nguyờn t Cl Cl Cl Cl Phõn t liờn kt ng hoỏ tr cú th l trung tớnh hoc cc tớnh Phõn t clo thuc loi trung tớnh v cỏc trung từm in tớch dng v in tớch dng trựng Axit clohydric HCl l vớ d ca phõn t cc tớnh Cỏc trung tõm in tớch dng v õm cỏch mt khong v nh vy phõn t ny c xem nh mt lng cc in Tựy theo cu trỳc cỏc phõn t i xng hay khụng i xng m chia cỏc phõn t lm hai loi - Phõn t khụng phõn cc l phõn t m trng tõm in tớch õm trựng vi trng tõm in tớch dng - Phõn t phõn cc l phõn t m tõm in tớch õm -2- Thuyt trỡnh, m thoi Lng nghe, suy ngh, ghi chộp cỏch trng tõm in tớch dng mt khong l c trng cho s phõn cc ngui ta dựng mụ men lng cc Pe = q.l Trong ú: q: l in tớch l: cú chiu q n +q v cú ln bng l( khong cỏch gia trng tõm in tớch dng v trng tõm in tớch õm) b Liờn kt Ion Liờn kt ion c xỏc lp bi lc hỳt gia cc Ion (+) v Ion(-) Lin kt ny ch xy gia cỏc nguyn t ca cỏc nguyờn t hỳa hc tớnh cht khỏc c trng cho dng liờn kt kim loi l liờn kt gia cỏc kim loi v phi kim to thnh mui, c th l Halogen v kim loi kim gi l mui Halogen ca kim loi kim Liờn kt ny khỏ bn vng Do vy nhit núng chy ca cỏc cht cú liờn kt Ion rt cao V d: lin kt gia Na v Cl mui NaCl l lin kt ion ( v Na co electron lp ngoi cng cho nn d nhng electron to thnh Na+, Cl cỳ electron lp ngoi cng cho nn d nhn electron to thnh Cl- , hai ion ny tri du s ht v to thnh phừn t NaCl, mui NaCl cỳ tnh ht m tnc =8000C, tsi v khụng ph thuc vo cng t trng ngoi Loi ny gm cú oxy, nit, oxyt, mui st, mui cụban, mui niken, kim loi kim, nhụm, bch kim - Cht nghch t: l cht cú t thm < v khụng ph thuc vo cng t trng ngoi Loi ny gm cú hydro, cỏc khớ him, a s cỏc hp cht hu c, ng, km, bc, vng, thu ngõn, antimon, gali, Cỏc cht thun t v ngch t ging ch t yu, tc l cựng cú t thm sp s bng Vớ d nhụm l cht thun t cú = 1,000023, cũn ng l cht nghch t cú = 0,999995 - Cht dn t: l cht cú t thm >> v ph thuc vo cng t trng ngoi Loi ny gm cú st, niken, cụban v cỏc hp kim ca chỳng, hp kim crụm - mangan, gaụlonit v ferit cú cỏc thnh phn khỏc ng cong t húa Tớnh t d th hin ch ó ct b t trng ngoi (cho H = 0, ct b dũng in t hoỏ cỏc cun dõy) thỡ cht st t cũn gi t tớnh (duy trỡ mt t trng cú t cm B) Tớnh cht t d c kho sỏt quỏ trỡnh t hoỏ vt liu st t bng cỏch thay i chiu v cng t trng H tỏc - 40 - Thuyt trỡnh, trc quan hỡnh v Lng nghe, suy ngh , ghi chộp ng lờn mụi trng st t Hỡnh v II Cng c kin thc v kt thỳc bi III Thc hnh a cõu hi IV Hng dn t hc Ngun ti liu tham kho Vit bi thu hoch Giỏo trỡnh Vt liu in - nh xut bn giỏo dc Ngy thỏng nm 2011 Ch ký ca giỏo viờn KHOA IN - IN T Cao Th Thun - 41 - GIO N L THUYT S: 07 Thi gian thc hin: tit Thc hin: ngy thỏng nm 2011 BI: - MCH T , TNH TON MCH T - MT S VT LIU DN T THễNG DNG MC TIấU HC TP: Sau hc xong bi ny hc sinh s cú kh nng: - Nm c cỏc cụng thc c bn,s thay th ca mch t, mch t xoay chiu - Mt s vt liu dn t thụng dng DNG V PHNG TIN DY HC: Giỏo ỏn, cng bi ging Bng, phn v ti liu tham kho Thi gian: 01 phỳt N NH LP S hc sinh vng Tờn III THC HIN BI HC: PHNG PHP TT I NI DUNG GING DY Hot ng ca giỏo viờn Hot ng TG ca hc sinh Nờu , ging gii Lng nghe, suy ngh, ghi chộp Cỏc cụng thc c bn Khỏi nim Cỏc thit b in nh rle, cụng tc t, ng t, ỏp tụ mỏt, u cú b phn lm nhim v bin i t in nng c nng b phn ny gm cú cun dõy v mch t gi chung l c cu in t, chia lm hai loi xoay chiu v mt chiu nm c nhng quy lut in t ta xột mch t v phng phỏp tớnh toỏn mch t Mch t c chia lm cỏc phn: - Thõn mch t - 42 - - Np mch t - Khe h khụng khớ ph p v khe h khụng khớ chớnh c - Khi cho dũng in chy vo cun dõy thỡ i qua, t thụng ny cng chia lm ba phn cun dõy cú t thụng : a) T thụng chớnh l thnh phn qua khe h khụng khớ gi l t thụng lm vic lv b) T thụng tn t gi l thnh phn i ngoi khụng khớ xung quanh c) T thụng rũ l thnh phn khụng i qua khe h khụng khớ chớnh m khộp kớn khụng gian gia lừi v thõn mch t 2.Tớnh toỏn mch t Tớnh toỏn mch t thc cht l gii hai bi toỏn: - Bi toỏn thun: Bit t thụng tớnh sc t ng F = IW loi ny gp thit k mt c cu in t mi - Bi toỏn nghch : bit sc t ng F = IW tớnh t thụng (gp kim nghim cỏc c cu in t cú sn) gii quyt c hai bi toỏn trờn cn phi da vo cỏc c s lớ thuyt sau: - Bit ng cong t húa ca vt liu st t - Nm vng cỏc nh lut c bn v mch t - Bit c t dn khe h Thuyt trỡnh Lng nghe, suy ngh, ghi chộp - S thay th ca mch t v tớnh t dn khe he khụng khớ ca mch t Mch t xoay chiu Mch t xoay chiu khỏc mch t mt chiu vỡ nhng c im sau: a) Trong mch t xoay chiu: i=i(t) nờn i = Im Sin t dũng bin thiờn cú hin tng t tr, dũng xoỏy, dũng in chy cun dõy ph thuc vo in khỏng ca cun dõy, m in khỏng ph thuc t dn mch t nờn t tr ton mch t cng ln (khe h khụng khớ cng ln) thỡ in khỏng cng v dũng in cun dõy cng ln Khi np mch t m dũng in khong I = (4 15)Im Chỳ ý: úng in c cu in t, phi kim tra np xem úng cha, nu np m cú th lm cun dõy b chỏy b) Lc hỳt in t F bin thiờn F=F(t) cú thi im F=0 cú thi im F=Fmax dn n mch t lm vic b rung, hn ch rung ngi ta t vũng ngn mch T thụng bin thiờn lm xut hin sc in ng vũng ngn mch, vũng cú dũng in mc vũng khộp kớn, lm vũng ngn mch núng lờn Gi Wnm l s vũng ngn mch (thng Wnm=1) Theo nh lut ton dũng in cú: IW+ InmWnm = c) Trong mch t xoay chiu cú tn hao dũng xoỏy t tr lm núng mch t, cú th xem nh tn hao vũng ngn mch Nu gi Pxt l cụng sut hao tn dũng xoỏy v t tr thỡ cú th biu din di dng tng ng nh mt vũng ngn mch Pxt I nm rnm d) T dn rũ quy i Khỏc vi mch mt chiu vỡ: Sc t ng tng F = IW sc t ng on X l FX I W WX W x t thụng mc vũng on x l yrx =Wx.frx l - 43 - x l Thuyt trỡnh Lng nghe, suy ngh, ghi chộp Cui cựng cú Gr = ql l t dn rũ mch xoay chiu V phng phỏp tớnh toỏn mch t xoay chiu cng ging mch t mt chiu nhng phi lu ý bn c im trờn Vớ d mch t xoay chiu nh hỡnh minh ha: Thuyt trỡnh, Lng nghe, trc quan suy ngh, ghi hỡnh v, m chộp thoi Khi v mch t ng tr phi xột n tỏc dng ca vũng ngn mch, tn hao dũng xoỏy v t tr - Khi np úng, b qua t thụng rũ nhng phi k n t tr v t khỏng mch t nờn dng nh hỡnh minh a - Khi np mch t m, cú th b qua t tr v t khỏng ca mch t, nhng phi xột n t thụng rũ cho nờn mch t ng tr cú dng nh hỡnh minh b Hỡnh v CC VT LIU ST T a Vt liu t mm Vt liu t mm c s dng lm mch t ca cỏc thit b v dng c in cú t trng khụng i hoc bin i Vt liu t mm l t trng kh t HK nh (di 400 A/m), t thm ln v tn hao t tr nh Vt liu st t mm gm cú thộp k thut, thộp ớt cỏcbon, thộp lỏ k thut - 44 - Thuyt trỡnh Lng nghe, suy ngh, ghi in, hp kim st - niken (pecmaloi) v ferit chộp - Thộp k thut (gm c gang) c dựng lm t trng mch t khụng i Thộp k thut cú cng t cm bóo ho cao (ti 2,2 Tesla), hng s t thm ln v cng kh t nh - Thộp lỏ k thut in l hp cht st-silic (1-4%Si) Silic ci thin c tớnh t ca st k thut: tng hng s t thm, gim cng kh t, tng in tr sut ( gim dũng in Fucụ hay dũng in xoỏy) - Pecmaloi l hp kim st - niken (22%Ni), ngoi cũn cú mt s cht: Molipden, crụm, silic, nhụm Pecmaloi cú hng s t thm ln gp 10-50 ln so vi thộp lỏ k thut in, ch cn mt cng t trng nh vi phn n vi chc phn trm A/m, thộp ó t ti cng t cm bóo ho - Ferit l vt liu st t gm cú bt oxýt st, km v mt s nguyờn t khỏc Khi ch to, hn hp c ộp khuụn vi cụng sut ln v nung n nhit khong 12000C, thnh phm s cú dng theo ý mun Ferit cú in tr sut rt ln, thc t cú th coi gn nh khụng dn in, nờn dũng in xoỏy chy ferit rt nh Bi vy cho phộp dựng ferit lm mch t ca t trng bin thiờn vi tn s cao Ferit nikenkm bng cỏch nhit phõn mui, gi l Oxyfe Ferit v Oxyfe cú hng s t thm ban u ln, t d nh (0,18-0,32 Tesla) v t trng kh t nh (8-80 A/m) Chỳng c s dng rt rng rói lm mch t ca cỏc linh kin in t, khuch i t, mỏy tớnh, b Vt liu t cng Vt liu t cng c dựng ch to nam chõm vnh cu c im ca loi ny l cú t d ln Thnh phn, t d v trng kh t ca mt s vt liu t cng cho bng Thuyt trỡnh Lng nghe, suy ngh, ghi chộp III Thc hnh IV Cng c kin thc v kt thỳc bi - H thng li kin thc bi hc V - Ghi cõu hi v nh ụn tõp Hng dn t hc Ngun ti liu tham kho:Giỏo trỡnh vt liu in - Nh sut bn giỏo dc Ngy KHOA IN - IN T - 45 - thỏng nm 2011 Ch ký ca giỏo viờn Cao Th Thun - 46 - ... gọi vật liệu có tính dẫn điện Vật liệu có tính dẫn điện tử Vật liệu có tính dẫn Ion 2.Tính chất vật liệu -6- TG dẫn điện a Điện trở R Là quan hệ hiệu điện không đổi đặt lên vật dẫn dòng điện. .. bền cách điện vật liệu Nguồn tài liệu tham khảo Giáo trình vật liệu điện - Nhà xuất giáo dục đào tạo Ngày tháng năm 2011 Chữ ký giáo viên KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Cao Thị Thuận - 30 - GIÁO ÁN LÍ THUYẾT... liệu cách điện - Tính chất học vật liệu cách điện - Tính hóa học vật liệu cách điện III HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆN Mục đích việc sử dụng vật liệu cách điện kỹ thuật điện để