LUẬN văn sư PHẠM vật lý tìm HIỂU một số THIẾT bị THÔNG DỤNG TRONG đời SỐNG THUỘC LĨNH vực KIẾN THỨC PHẦN điện học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ Đề tài: Luận văn Tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ GV hướng dẫn: Sinh viên: ThS Dương Quốc Chánh Tín Thạch Trung Lớp: SP Vật lý 02 - K34 MSSV: 1080256 Cần Thơ, 2012 LỜI CẢM ƠN Bốn năm Đại học quãng thời gian ngắn đường tìm đến tri thức khoa học Cũng khoảng thời gian đó, thầy tận tình dạy, truyền đạt kiến thức cho khơng riêng em mà cịn nhiều sinh viên khác Kiến thức mà thầy cô truyền đạt khơng chun ngành Vật lý mà cịn kỹ sống giúp chúng em vững bước sau Để hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp việc vận dụng kiến thức làm cho em nhớ đến công ơn thầy cô Em xin gửi lời cảm ơn chân thành lời chúc sức khỏe đến toàn thể quý thầy q thầy cho em hành trang quý giá để hoàn thành tốt đề tài phục vụ cho công việc sau Để giúp cho em thực đề tài này, thầy Dương Quốc Chánh Tín nhiệt tình hướng dẫn, chỉnh sửa góp ý, giúp em có hướng thực xong đề tài cách nhanh chóng Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến với thầy, qua hướng dẫn nhiệt tình chu đáo, em không học hỏi thêm kiến thức quan trọng, mà cịn học trình tự thực đề tài tác phong làm việc người nghiên cứu khoa học Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tác giả tài liệu cung cấp thơng tin xác giúp em hồn thành tốt luận văn Gia đình, bạn bè người ln động viên, khích lệ em mặt tinh thần Em xin gửi lời cảm ơn đến người Đề tài chuẩn bị thực cách chu đáo, nghiêm túc khơng thể tránh khỏi thiếu sót Một phần hạn chế mặt thời gian, phần hạn chế kinh nghiệm kiến thức Em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy bạn để tìm cách khắc phục kịp thời Một lần xin gửi lời cảm ơn lời chúc sức khỏe đến tất người Xin chân thành cảm ơn Người thực đề tài Thạch Trung NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài: TÌM HIỂU MỘT SỐ THIẾT BỊ THƠNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG THUỘC LĨNH VỰC KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC Phần MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp phương tiện nghiên cứu đề tài Giới hạn đề tài Các bước thực đề tài Phần NỘI DUNG Chương Pin Ắc quy Chương Lò vi sóng Bếp điện từ Chương Nhiệt kế nhiệt điện Chương Hệ thống tắt mở đèn tự động Chương Quạt điện máy phát điện Chương Cassette đầu đĩa Chương Điện thoại di động Chương Nồi cơm điện bóng đèn Phần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ MỤC LỤC Lời cảm ơn Nhận xét giáo viên Tóm tắt luận văn Mục lục Danh sách chữ viết tắt Trang Phần MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài .1 Mục đích đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp phương tiện nghiên cứu đề tài Giới hạn đề tài .2 Các bước thực đề tài Phần NỘI DUNG Chương PIN VÀ ĂCQUY 1.1 Tìm hiểu Pin 1.1.1 Nguồn gốc .3 1.1.2 Một số khái niệm 1.1.3 Các loại pin thường gặp 1.1.3.1 Pin Vôn-ta 1.1.3.2 Pin Lơ-clan-xê 1.1.3.3 Pin kiềm mangan 1.1.3.4 Pin kiềm thủy ngân 1.1.3.5 Pin liti 1.2 Tìm hiểu Ắc quy 1.2.1 Các đặc tính bình Ắc quy 1.2.2 Các loại Ắc quy thường gặp……………………………………… 10 1.2.2.1 Ăc quy chì………………………………………………… 10 1.2.2.2 Ắc quy nikel (acquy kền)………………………………… 12 1.2.3 Ứng dụng Ắc quy……………………………………………….12 Chương LÒ VI SĨNG VÀ BẾP ĐIỆN TỪ 2.1 Tìm hiểu Lị vi sóng 14 2.1.1 Các khái niệm 14 2.1.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 16 2.1.3 Phân loại 17 2.1.4 Ưu điểm nhược điểm 18 2.1.5 Các lưu ý sử dụng 19 2.2 Tìm hiểu Bếp điện từ 19 2.2.1 Một số khái niệm 19 2.2.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 20 2.2.3 Phân loại 22 2.2.4 Ưu điểm nhược điểm 22 2.2.5 Một số lưu ý sử dụng 24 Chương NHIỆT KẾ NHIỆT ĐIỆN 3.1 Các khái niệm 25 3.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 26 3.3 Ứng dụng 27 3.4 Ưu điểm nhược điểm 27 Chương HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TẮT MỞ ĐÈN TỰ ĐỘNG 4.1 Các khái niệm 28 4.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 33 4.3 Phân loại 34 4.4 Ưu điểm nhược điểm 35 4.5 Một số điều cần lưu ý sử dụng 35 Chương QUẠT ĐIỆN VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN 5.1 Tìm hiểu quạt điện 36 5.1.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 36 5.1.2 Phân loại 40 5.1.3 Một số lưu ý sử dụng 40 5.2 Tìm hiểu máy phát điện 40 5.2.1 Một số khái niệm 41 5.2.2 Phân loại 41 5.2.3 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 42 5.2.4 Ưu điểm nhược điểm 45 5.2.5 Một số lưu ý sử dụng 46 Chương CASSETTE VÀ ĐẦU ĐĨA 6.1 Tìm hiểu Cassette 47 6.1.1 Các khái niệm 47 6.1.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 49 6.1.3 Ưu điểm nhược điểm 52 6.1.4 Một số lưu ý sử dụng 53 6.2 Tìm hiểu đầu đĩa 53 6.2.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 53 6.2.2 Ưu điểm nhược điểm 61 6.2.3 Một số lưu ý sử dụng 61 Chương ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 7.1 Một số khái niệm điện thoại di động 62 7.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 62 7.2.1.Cấu tạo 62 7.2.2.Nguyên tắc hoạt động 64 7.3 Phân loại 70 7.4 Ưu điểm nhược điểm 71 7.5 Một số lưu ý sử dụng 71 Chương NỒI CƠM ĐIỆN VÀ BĨNG ĐÈN 8.1 Tìm hiểu Nồi cơm điện 73 8.1.1 Các khái niệm 73 8.1.2 Phân loại 74 8.1.3 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 74 8.1.4 Ưu điểm nhược điểm 76 8.1.5 Các lưu ý sử dụng 76 8.2 Tìm hiểu Bóng đèn 77 8.2.1 Một số khái niệm 77 8.2.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 78 8.2.3 Phân loại 82 8.2.4 Ưu điểm nhược điểm 82 8.2.5 Một số lưu ý sử dụng 84 Phần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 Kết luận 85 Kiến nghị 85 Những dự định tương lai 85 Tài liệu tham khảo 87 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CPU : Center Processor Unit (Đơn vị xử lý trung tâm) LCD: Liquid Crystal Display (Màn hình tinh thể lỏng) EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (Bộ nhớ lập trình xóa điện) IMEI: International Mobile Equipment Identity (Mã số nhận dạng tiêu chuẩn Quốc tế) GND: Ground (chỉ điểm nối đất) CLK: Clock (Xung đồng hồ, xung nhịp) IC: International Circuit (Mạch tổ hợp) PDA: Personal Digital Assistant (Thiết bị trợ giúp số cá nhân) SIM: Subriber Identijication Module (Nhận dạng hòa mạng) 10 GMC: Global Sytem for Mobile Communication (Hệ thống giao tiếp toàn cầu ĐTDĐ) 11 RAM: Random Access Memory (Một loại nhớ máy tính) Phần MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý ngành khoa học có khả ứng dụng cao Trong sống hàng ngày, ta gặp tượng, lĩnh vực Vật lý nhiều góc độ khác Ví dụ ta sống hệ quy chiếu Vật lý chiều, ta đứng mặt đất nhờ lực hấp dẫn Trái Đất lực ma sát chân ta với mặt đất, ta sử dụng quạt gió có dịng điện Phu-cơ v.v Sống môi trường đầy “Vật lý” mà ta nguyên nhân tượng giải thích chất tượng điều thiếu sót Đặc biệt, sinh viên ngành Sư phạm Vật lý nhu cầu cần thiết Ca dao tục ngữ ta có câu “Học phải đơi với hành” Hầu hết lượng kiến thức mà giảng viên truyền đạt lớp thuộc phần lý thuyết Do đó, việc vận dụng lý thuyết vào thực tế coi trọng Thứ nhất, chứng minh mức độ thơng hiểu rèn luyện kỹ người học Thứ hai, kết hợp lý thuyết thực tiễn đem lại sản phẩm phát minh Hiện nay, trình độ khoa học phát triển vượt bậc có nhiều sản phẩm thiết bị đời Trong nhu cầu tìm hiểu người vô hạn, không người chuyên ngành mà người sử dụng sản phẩm họ có nhu cầu tìm hiểu Cơng trình nghiên cứu tìm hiểu người trước nhiều lại tập trung vào giải thích chi tiết, có giải thích cịn rời rạc, làm cho người đọc khó hiểu vấn đề Nếu nắm thông tin thiết bị, người sử dụng mạnh dạn việc tiếp cận với yên tâm sử dụng Một giải pháp cho vấn đề có tài liệu tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động sử dụng thiết bị Đó lý để em thực đề tài MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Vận dụng kiến thức học vào giải thích nguyên tắc hoạt động số thiết bị điện Nâng cao khả vận dụng từ lý thuyết sang thực tế Đồng thời, tạo tài liệu giúp cho người đọc tiếp cận dễ dàng với kiến thức Vật lý MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài xây dựng nhằm ba mục tiêu sau đây: o Vận dụng kiến thức học vào thực tiễn sống Một phần để nâng cao tính thiết thực mơn học, phần để kiểm tra lại kiến thức tiếp thu trình học tập o Đưa giải thích ngắn gọn, dễ hiểu giúp người đọc dễ dàng tiếp cận với lĩnh vực Vật lý sơ cấp -1- Luận văn tốt nghiệp Chương 7: Điện thoại di động + Không để máy gần thiết bị lưu trữ từ tính, hệ thống bơm xăng điện tử, hệ thống chống xóc điện tử, hệ thống kiểm sốt tốc độ điện tử + Tắt điện thoại lên máy bay + Tắt điện thoại khu vực dễ cháy nổ như: trạm xăng, boong tàu, kho nhiên liệu, nhà máy hóa chất, nơi có mùi hóa chất hay hạt thóc gạo, bụi bột kim loại khu vực tiến hành phá nổ + Khi pin bị hư, không để bừa bãi, tránh trường hợp đặt pin nơi có nhiệt độ cao + Đàm thoại lâu qua ĐTDĐ làm tăng tiếp xúc tín hiệu vơ tuyến phát từ thiết bị với não người, chí gọi phút làm biến đổi hoạt động điện não Vì vậy, việc giảm thời gian sử dụng ĐTDĐ dành cho việc sử dụng cần thiết, người dùng giảm tác động tới não - 72 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Chương NỒI CƠM ĐIỆN VÀ BÓNG ĐÈN 9.1 TÌM HIỂU VỀ NỒI CƠM ĐIỆN Hiện nồi cơm điện khơng cịn xa lạ với người dân Việt Nam Ngoài chức đơn giản thuận tiện cho người sử dụng, cịn giúp tiết kiệm thời gian công sức so với cách nấu cơm lửa trước Hình 9.1 Hình dáng nồi cơm điện 9.1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 9.1.1.1 Sự thay đổi từ tính chất Các vật liệu làm nam châm vĩnh cửu có đặc tính sắt từ, hình dung đơn giản cấu tạo từ nam châm nhỏ Khi chưa từ hoá nam châm xếp ngẫu nhiên từ tính tổng cộng xấp xỉ Hình 9.1 Sự xếp hỗn loạn “nam châm nhỏ” Khi từ hoá nam châm xắp xếp trật tự tạo từ trường tổng cộng Ở nam châm vĩnh cửu trật tự suy giảm chậm theo thời gian Chính từ tính tồn lâu gọi nam châm vĩnh cữu Hình 9.2 Các “nam châm nhỏ” xếp có trật tự bị từ hóa từ trường ngồi - 73 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Trật tự bị suy giảm theo nhiệt độ, nhiệt độ tăng làm cho thứ trở nên lộn xộn Nói cách khác, tăng nhiệt độ từ trường nam châm giảm Trong giới hạn đó, nhiệt độ giảm từ tính nam châm lại khơi phục cũ 9.1.1.2 Định luật Jun-Lenxơ Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện, với điện trở thời gian dòng điện chạy qua Q = I²Rt Q nhiệt lượng tỏa Đơn vị: Jun ( J ) I cường độ dòng điện Đơn vị: Ampe ( A ) R điện trở dây dẫn Đơn vị: Ôm (  ) t thời gian dòng điện chạy qua Đơn vị: giây ( s ) Nếu đo nhiệt lượng Q đơn vị calo hệ thức định luật Jun - Len-xơ Q = 0,24I²Rt 9.1.2 Phân loại Theo cách tác động mở tiếp điểm cơm chín, nồi cơm điện chia thành loại: - Nồi cơm điện cơ: dùng tiếp điểm khí để điều khiển nhiệt độ q trình nấu - Nồi cơm điện tử: dùng linh kiện điện tử để điều khiển Hai loại nồi cơm điện khác phương thức điều khiển cấu tạo hoạt động giống 9.1.3 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 9.1.3.1 Cấu tạo Nồi nấu bên Vỏ nồi Các phím chức Mâm nhiệt Cảm biến nhiệt độ Hình 9.3 Cấu tạo nồi cơm điện - 74 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Nồi cơm điện gồm phần phần chính: + Vỏ nồi: có lớp, hai lớp có lớp bơng thuỷ tinh cách nhiệt Trên vung nồi có van an tồn, ngồi vỏ có cốc hứng nước ngưng tụ + Nồi nấu: làm hợp kim nhơm, đặt khít vỏ, bên phủ lớp men chống dính + Bộ phận đốt nóng (mâm nhiệt): Là dây điện trở đúc ống chịu nhiệt, cách điện với ống đặt mâm đáy nồi Giữa mâm nhiệt đặt cảm biến nhiệt bên nồi để tự động ngắt điện cơm chín + Các phận khác: cảm biến nhiệt độ (rơle nhiệt), nút điều khiển chọn chức 9.1.3.2 Nguyên tắc hoạt động Hình 9.4 Cấu tạo mạch điện nồi cơm điện Nguyên lý hoạt động nồi cơm điện giải thích dựa sơ đồ mạch điện hình Mạch làm việc chế độ: - Chế độ nấu cơm: dùng điện trở mâm R1 đáy nồi - Chế độ ủ cơm (hâm nóng): dùng điện trở phụ R2 gắn vào thành nồi Việc chuyển chế độ hoàn toàn tự động Nấu cơm: ấn nút MO, cơng tắc K đóng, nối tắt R2, nguồn trực tiếp vào mâm R1, đèn đỏ sáng Nhiệt lượng tỏa R1 tính theo cơng thức Định luật Jun-Lenxơ Nhiệt lượng truyền cho nồi nấu làm chín thức ăn nồi Khi cơm chín, nhiệt độ nồi tăng, nam châm vĩnh cửu NC gắn đáy nồi nóng lên, từ tính giảm, cơng tắc K tự động mở, R2 nối tiếp với R1, chuyển sang chế độ mở, đèn vàng sáng Lúc nồi cơm chuyển sang chế độ ủ cơm - 75 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn 9.1.4 Ưu điểm nhược điểm 9.1.4.1 Ưu điểm - Làm việc tin cậy, an toàn, tiện lợi - Nấu nồi cơm điện khơng có cháy, tiết kiệm gạo, tiết kiệm điện so với dùng bếp điện Vì nồi cơm diện có phận vỏ nồi có hai lớp hai lớp có bơng thủy tinh cách nhiệt nên nhiệt độ nồi cơm điện truyền bên ngồi mơi trường giúp cho cơm mau chín ngược lại dùng bếp điện nhiệt độ cung cấp toả bên ngồi mơi trường nhiều Do đó, sử dụng nồi cơm điện tiết kiệm điện bếp điện 9.1.4.2 Nhược điểm Nồi cơm điện mang số nhược điểm như: tróc men chống dính lồng nồi người nội trợ có thói quen vo gạo trực tiếp lồng nồi làm cơm chín dễ bị khét, dính cháy đáy nồi mâm nhiệt trục trặc, điều tiết sai nhiệt độ nấu làm cho cơm có tượng nửa sống nửa chín Cũng có trường hợp cơm nấu xong mau bị thiu nước đọng nắp nồi rớt xuống mặt cơm 9.1.5 Một số lưu ý sử dụng - Các linh kiện nồi cơm điện đặt vỏ ngồi tránh va đập làm biến dạng vỏ nồi, đặc biệt không làm va chạm mạnh đáy nồi tăng nhiệt, gây bề mặt lồi lõm, gây ảnh hưởng đến hiệu nấu nướng - Khơng nấu loại thực phẩm có tính axit kiềm để tránh làm mịn nồi nấu - Khơng nên vo gạo trực tiếp nồi để tránh xước lớp chống dính, méo nồi va chạm - Dùng vải mềm lau khơ bên ngồi lịng nồi nhẹ nhàng đặt vào thân nồi Xoay lòng nồi vài lần cho đáy nồi mâm phát nhiệt tiếp xúc với - Không để vật lạ nằm đáy lòng nồi mâm điện phát nhiệt Nhẹ nhàng nhấn mặt nắp xuống nút mở nắp ăn khớp Nắp nồi phải đậy khít, khơng ảnh hưởng đến hiệu nấu - Khi lấy cơm thiết phải tắt nguồn - Khơng dùng lịng nồi để nấu trực tiếp thiết bị nhiệt khác điều làm cho lòng nồi dễ biến dạng - Khi cơm vừa chuyển sang trạng thái giữ ấm, không nên dùng cơm ngay, cơm mềm ngon giữ ấm 15 phút - Thời gian giữ ấm không kéo dài 12 tránh cơm bị biến dạng - Khơng đặt nồi cơm điện vị trí không phẳng, ẩm ướt gần với dụng cụ phát nhiệt khác, nguyên nhân làm hỏng nồi phát sinh cố khác - 76 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn 9.2 TÌM HIỂU VỀ BĨNG ĐÈN 9.2.1 Một số khái niệm 9.2.1.1 Hồ quang điện Hồ quang điện q trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp hai điện cực có hiệu điện khơng lớn Trên thực tế dạng plasma tạo qua trao đổi điện tích liên tục Cơ chế tạo thành hồ quang điện: Catot đốt nóng đến nhiệt độ cao để phát xạ electron, đặt vào đầu catot anot hiệu điện cao q trình phóng điện xảy catot va anot Sau có dịng điện hiệu điện cịn vài chục vơn Hình 9.5 Hồ quang điện Dịng điện chạy qua chất khí cực chủ yếu dịng electron (và ion âm) từ catot đến anot có phần dịng ion dương theo chiều ngược lại Các ion âm electron tới đập vào anot, làm anot nóng lên, nhiệt độ lên đến 35000C Do đó, anot phát sáng mạnh; hầu hết vật liệu bị nóng chảy chí bay hơi, nên anot bị lõm vào Còn ion dương tới đập vào catot làm cho catot trì trạng thái nóng đỏ ban đầu phát electron (phát xạ nhiệt electron) Chất khí cực nhiệt độ cao nên bị ion hố dẫn điện tốt, nhờ mà điện trở khí hồ quang điện nhỏ Cường độ dịng điện mạch lớn, đạt hàng chục ampe nên hiệu điện thấp 9.2.1.2 Tắc te (chuột mồi) Là phận điều khiển đóng mở tiếp điểm khép kín mạch điện nhiệt độ thay đổi, biến dạng hai kim loại có hệ số giãn nở khác ghép sát vào Hình 9.6 Tắc te (chuột mồi) - 77 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Tắc te (starter) gồm có bóng thủy tinh nhỏ, bên có điện cực đặt gần (nhưng không chạm), điện cực làm lưỡng kim Khi bật đèn, điện 220V làm phóng điện điện cực, tia lửa điện làm nóng lưỡng kim duỗi ra, chạm vào cực kia, nối dòng điện chạy qua starter qua đầu bóng đèn Khi dịng điện chạy qua khơng có tia lửa điện nên lưỡng kim nguội lại sau vài giây ngắt dòng điện  tắc te ngừng hoạt động 5.2.1.3 Định luật Len-xơ chiều dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường sinh có chiều chống lại nguyên nhân sinh 5.2.1.4 Tăng phơ Tăng phơ có phận cuộn cảm có điện kháng L lớn, dịng điện qua cuộn dây thay đổi theo Định luật Len-xơ, cuộn dây sinh suất điện động tự cảm, suất điện động sinh dòng điện tự cảm Dòng điện tự cảm chiều với I qua cuộn dây I giảm ngược chiều với I I tăng 5.2.1.5 Sự ion hóa Ion hóa q trình ngun tử hay phân tử trung hòa điện nhận thêm hay electron để tạo thành ion âm dương Ion dương tạo thành chúng hấp thụ đủ lượng (năng lượng phải lớn tương tác electron nguyên tử) để giải phóng electron, electron giải phóng gọi electron tự Năng lượng cần thiết để xảy trình gọi lượng ion hóa Ion âm tạo thành electron tự đập vào nguyên tử mang điện trung hịa bị tóm thiết lập hàng rào với nguyên tử này, khơng cịn đủ lượng để khỏi nguyên tử nên hình thành ion âm 5.2.2 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 5.2.2.1.Đèn sợi đốt Hình 9.7 Cấu tạo bóng đèn loại dây tóc a- Loại dây tóc; b- Loại hai dây tóc 1- Vỏ đèn; 2- Dây tóc; 3- Dây đỡ; 4- Chốt định vị; 5- Mass; 6- Tiếp điểm - 78 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Bóng đèn sợi đốt có cơng suất từ 25-40-60 200-300W, tuổi thọ trung bình 1.000 giờ, cho nguồn ánh sáng vàng Cấu tạo đèn sợi đốt (đèn dây tóc): Thủy tinh: Chính phần bao bọc bên ngồi bóng đèn Phần có tác dụng cách nhiệt bảo vệ bên bóng, tránh cho dây tóc bên tiếp xúc khơng khí Bên bóng đèn hút hết khí tạo mơi trường chân khơng nhằm tránh oxy hóa bốc dây tóc Dây tóc: Trước làm cacbon, phổ biến dây kim loại Volfram Sợi có dịng điện chạy qua nóng sáng làm sáng bóng đèn Phần vỏ nhựa đèn, cịn gọi đui đèn Phần có điểm tiếp dây điện với phần dây nóng dây nguội riêng, có tác dụng cách điện múi dây cách điện với phần bên ngồi bóng đèn Ngun tắc hoạt động: Dây tóc làm Vơnfram có điện trở lớn (vào khoảng ), nhiệt lượng tỏa dây tóc có dịng điện I chạy qua tính theo cơng thức: Q = R.I2.t Do có điện trở lớn nên dây tóc trở nên nóng sáng, ánh sáng phát từ dây tóc ánh sáng bóng đèn Khi hoạt động điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 23000C tạo vùng sáng trắng Nếu cung cấp cho đèn điện áp thấp định mức, nhiệt độ dây tóc cường độ sáng giảm xuống Ngược lại cung cấp cho đèn điện áp cao thời gian ngắn làm bốc volfram, gây tượng đen bóng đèn đốt cháy dây tóc Để khắc phục điều này, người ta làm cho vỏ thủy tinh lớn hơn, nhiên cường độ ánh sáng giảm sau thời gian sử dụng 5.2.2.2 Đèn khí đốt (đèn ống, đèn fluorescent, đèn huỳnh quang) Cấu tạo đèn khí đốt: Đèn khí đốt có cấu tạo gồm hai phận ống tuýp đèn hai điện cực hai đầu Ống hút chân khơng, bên có chút thủy ngân bơm đầy khí trơ, thường khí Argon hay Neon, với khí trơ khác tạo ánh sáng có màu sắc khác Mặt bên ống tráng lớp lớp huỳnh quang tức bột phốt Ống có hai điện cực hai đầu nối với mạch điện xoay chiều - 79 - Hình 9.8 Cấu tạo đèn huỳnh quang (đèn ống) Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Về nguyên tắc, bóng đèn khí đốt khác bóng đèn sợi đốt chỗ bóng đèn khí dúng khí đốt sáng, sử dụng tượng phóng điện chất khívà chân khơng khơng dùng dây tóc nóng sáng Bóng đèn huỳnh quang có mẫu mã kích thước đa dạng, bóng dùng sinh hoạt thường có hai loại kích thước: 0,60 m (công suất 20 W/h) loại 1,2 m (cơng suất 40 W/h), đường kính 38 mm (ký hiệu T10) Hiện có loại hệ đường kính 26 mm (ký hiệu T8) đăc biệt loại bóng gầy 16 mm có ký hiệu T5 với công suất tiêu thụ điện, chiều dài không đổi độ phát sáng tăng 50%, tiêu hao điện giảm cịn 10 W/h 20 W/h, tuổi thọ bóng nâng gấp gần ba lần (16.000 giờ), bóng T8 T5 gắn với tăng phô (chấn lưu) điện tử tiết kiệm điện 50% so với tăng phô sắt (chấn lưu điện tử) Nguyên tắc hoạt động + Mạch điện cho đèn huỳnh quang: Hai đầu dây điện từ ngồi vào (dây nguồn) đầu qua tăng phô từ tăng phô lên chân đầu đèn huỳnh quang (1 đầu có chân  đầu có tới chân) Đầu dây thứ dây nguồn từ vào vào trực tiếp chân đầu bên đèn Còn dư chân đầu đèn nối với thông qua chuột (tắc te – mồi), mồi chân đèn đóng vai trị đóng ngắt điện tự động Hình 9.9 Mạch điện đèn huỳnh quang + Hoạt động: Khi đóng nguồn, dịng điện chạy qua sợi tóc đèn làm chúng nóng lên, phát xạ điện tử thành dạng đám mây bao quanh tóc bóng đèn Đồng thời, đặt vào đầu mạch hiệu điện (trên 160V, hiệu điện hiệu điện đầu tắc te) cực lưỡng kim tắc te duỗi làm đóng mạch Khi có dịng điện tắc te ngưng hoạt động làm ngắn mạch - 80 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn Vì tăng phơ có cấu tạo cuộn dây có điện kháng L lớn nên ngắn mạch (dòng điện qua cuộn dây giảm đột ngột ), theo Định luật Len-xơ, cuộn dây sinh suất điện động tự cảm Suất điện động tự cảm sinh dòng điện tự cảm chiều với dòng điện trước ngắn mạch Điện cảm L lớn, tượng cắt mạch đột ngột SĐĐTC sinh lớn Lúc hình thành điện áp cao đầu bóng đèn (trên 400V) Điện áp cao đầu bóng đèn sinh điện trường ống hút đám mây điện tử tạo dòng điện (điện tích âm chuyển động ngược hướng điện trường ức bị hút cực dương hơn) Ban đầu dịng điện tích âm ống khí tương đối nhỏ, sau tăng dần lên tượng luồng điện tích âm di chuyển va chạm với phân tử khí ống làm phân tử bị ion hóa làm tăng mật độ điện tích ống Dịng điện tăng vọt theo kiểu thác đổ, đến điện dẫn cực đèn ống đạt cực đai (hay điện trở khí tụt đến cực tiểu - ta tạm coi gần ôm) Lúc không cần trì điện áp cao cực đèn ống mà dòng điện trì Điện áp cao cần tắt lúc - khơng tượng ion hóa diễn mạnh cháy đèn Tiếp sau tắc te ngắt ra, tiếp điểm nguội lại đóng lại Lúc lại xảy phóng điện tắc te, lưỡng kim lại duỗi làm đóng mạch Mạch nối tiếp lại nối thông trở lại, SĐĐTC lại sinh đầu cực bóng đèn Đó lý bật cơng tắc thấy đèn chớp nhoáng vài lần sáng ổn định Sau vài lần phóng điện tượng ion hóa khí ống đủ tạo dòng điện thác làm điện trở đầu bóng đèn giảm xuống gần  , làm ngắn mạch đầu tắc te Kết dòng điện qua tắc te = 0, tắc te không bị đốt nóng khơng cịn đóng cắt mà trạng thái nguội, tiếp điểm tắc te đóng liên tục Do trạng thái đóng ngắt đi, dẫn tới SĐĐTC cuộn L không tạo Lúc cuộn L cịn điện kháng bình thường nối tiếp mạch điện Quá trình khởi động nói gọi nơm na q trình "mồi" Khi cắt cơng tắc nguồn dịng điện qua ống mất, đèn tắt Nếu muốn đèn sáng trở lại cần bật công tắc nguồn bắt đầu trở lại trình "mồi" trình bày Giải thích phát sáng đèn: Khi luồng điện tích âm di chuyển va chạm với phân tử khí ống làm phân tử bị ion hóa Các phân tử bị ion hóa giải phóng lượng dạng xạ tử ngoại (nằm vùng ánh sáng khả kiến) Chất bột huỳnh quang hấp thụ xạ tử ngoại phát xạ có bước sóng dài Bước sóng ánh sáng nằm vùng ánh sáng khả kiến Hiện tượng gọi tượng quang phát quang, tức số chất có khả hấp thụ ánh sáng - 81 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn bước sóng để phát ánh sáng bước sóng khác Chất bột huỳnh quang phủ đèn ống chất có đặc điểm 5.2.2.3 Đèn huỳnh quang compact Bóng đèn compact loại đèn đèn huỳnh quang thu nhỏ, dùng để thay bóng đèn tròn, nhỏ gọn tiết kiệm điện Nguyên lý hoạt động bóng compact giống đèn huỳnh quang nên cịn có tên huỳnh quang compact Đường kính bóng giảm xuống ngón tay người lớn (T3) Để giảm độ dài, bóng uốn thành hình chữ U hình xoắn ốc Tùy theo cơng suất mà bóng cấu tạo nhiều hay chữ U Tăng phơ (chấn lưu) bóng thay linh kiện điện tử đặt gọn phía đui đèn, nên đui bóng compact to dài đui bóng đèn huỳnh quang Hình 9.10 Hình dạng số đèn compact a Đèn compact hình chữ U b Đèn compact hình xoắn ốc a b 5.2.3 Phân loại 5.2.3.1 Phân loại theo nguyên tắc hoạt động Theo nguyên lý hoạt động ta phân chia đèn thành hai nhóm lớn là: + Đèn sợi đốt loại đèn phát sáng đốt nóng Trong đèn sợi đốt có hai loại đèn sợi đốt thơng thường đèn sợi đốt có bổ sung khí halogen + Đèn phóng điện loại đèn sử dụng phương pháp phóng điện hồ quang để chiếu sáng Trong loại đèn phóng điện chất khí gồm nhóm: đèn huỳnh quang, đèn thuỷ ngân, đèn Natri (Sodium) đèn Halogen kim loại (Metal Halide) 5.2.3.2 Phân loại theo hình dạng bên ngồi Về hình dạng, phân loại đèn dạng ống, dạng tròn, đèn nấm, đèn uốn cong, đèn giọt lệ Loại đèn thường sử dụng bóng đèn sợi đốt thơng thường, đèn sợi đốt bổ sung khí halogen, đèn huỳnh quang ống đèn huỳnh quang compact - 82 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn 5.2.4 Ưu điểm nhược điểm 5.2.4.1 Ưu điểm Đối với đèn sợi đốt - Giá thành rẻ - Tạo ánh sáng vàng nhạt, đỡ mỏi mắt cho người sử dụng Đối với đèn khí đốt - Tiết kiệm điện - Nhiệt độ tỏa môi trường thấp: Phù hợp với văn phịng, nhà máy, cơng xưởng có u cầu cao tiết kiệm điện mà đảm bảo độ chiếu sáng nhiệt độ môi trường làm việc - Tuổi thọ cao: Tuổi thọ bóng đèn lên tới 20.000h Độ suy giảm quang thông thấp, 5% sau 10.000 hoạt động nên bóng đèn khơng bị đen đầu, ánh sáng gần giữ nguyên so với lúc - Sử dụng rộng rãi: thiết kế cho nhiều loại kích thước, cơng suất, chủng loại màu sắc ánh sáng nên ứng dụng rộng rãi dân dụng công nghiệp Điện áp sử dụng từ mức 170V đến 230V nên phù hợp với nơi không đủ điệp áp - Không gây hại cho mắt, thân thiện với mơi trường - So với bóng trịn, bóng đèn compact có nhiều ưu điểm: tiêu hao điện (tiết kiệm 80% điện năng), phát sáng gấp bốn lần, tuổi thọ gấp sáu lần Chính ưu điểm nói nên bóng compact thay cho bóng đèn trịn - Ưu điểm đèn compact so với bóng đèn sợi đốt tiết kiệm điện, sáng hơn, hiệu suất sử dụng cao Nếu so với đèn huỳnh quang ống thẳng, đèn compact gọn hơn, việc lắp đặt đơn giản - Ngoài ưu tiết kiệm điện năng, bóng đèn compact cịn giảm thiểu nhấp nháy ánh sáng (flicker) trang bị chấn lưu điện tử so với đèn huỳnh quang ống thẳng (thường dùng chấn lưu điện từ) - Bóng đèn compact thay cho bóng đèn sợi đốt sử dụng lại đèn cũ Do đó, người tiêu dùng mua bóng đèn để lắp đặt cách đơn giản, khơng địi hỏi thay đổi đáng kể kỹ thuật - Tuy mức đầu tư ban đầu bóng đèn compact cao so với bóng đèn sợi đốt người tiêu dùng có lợi mức độ tiêu thụ điện Giá bóng đèn compact từ 20.000đ - 60.000đ cịn bóng đèn sợi đốt 2.500đ Nhưng hiệu tiết kiệm điện đèn compact mang lại lớn giảm lượng tiêu hao điện gấp lần tuổi thọ gấp lần so với bóng đèn sợi đốt - Các nhà sản xuất bóng đèn tính tốn rằng, dùng đèn compact tiết kiệm 30 - 50 lần so với sử dụng đèn sợi đốt Tuổi thọ đèn compact (tuỳ - 83 - Luận văn tốt nghiệp Chương 8: Nồi cơm điện bóng đèn loại) dao động khoảng 6.000 - 10.000 giờ, đèn sợi đốt thường đạt mức 1.000 5.2.4.2 Nhược điểm Đối với đèn sợi đốt Nhược điểm đèn sợi đốt hiệu suất sử dụng loại bóng đèn nung sáng đạt 6-7% so với lượng điện tiêu hao, 94% lượng điện tiêu hao cho phát nhiệt Đối với đèn khí đốt - Các đèn sợi đốt halogen công suất từ 40-300W dùng cho chiếu sáng chất lượng màu cao, nhiên hiệu lượng thấp - Một nhược điểm gặp đèn khí đốt kén vị trí lắp đặt; khơng chịu mưa gió, ẩm ướt; dịng điện phải tương đối ổn định 180 V-220 V, hiệu điện không đủ đèn nhấp nháy liên tục gây hỏng bóng - Bóng đèn compact chủ yếu dùng để thay cho bóng đèn sợi đốt, khơng thích hợp cho việc chiếu sáng chung (diện tích lớn), thích hợp cho việc chiếu sáng cục phịng có diện tích nhỏ (nhà tắm, nhà kho, chân cầu thang…) 5.2.5 Một số lưu ý sử dụng + Tránh nơi mưa gió nơi ẩm ướt làm hư tụ, mạch điện đui bóng Chọn loại bóng có đui kín, có chụp kín (chao) đèn đặt ngồi trời + Tùy theo vị trí cần độ sáng nhiều hay mà có lắp đặt loại bóng đèn phù hợp để tiết kiệm điện mức tối đa + Khi bóng đèn bị hư hỏng, tránh vứt bừa bãi mảnh vỡ gây nguy hiểm + Nên quét vôi sơn lăn tường nhà màu sáng cần bật đèn mà nhà sáng tính tương phản màu tường đồ vật nhà Do lượng bóng đèn nhà giảm bớt - 84 - Phần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với giúp đỡ từ nhiều phía, đề tài hoàn thành gồm chương với nội dung tìm hiểu 11 thiết bị điện có liên quan đến đời sống thực tế người Số thiết bị tìm hiểu khơng nhiều qua đó, đề tài vạch vấn đề sau: Một là, tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị thuộc phạm vi đề tài Từ đó, tạo kích thích cho người đọc khám phá thêm thiết bị khác sống Đây yếu tố quan trọng có tìm hiểu biết ta đưa mơ hình chưa biết Nó coi “nút” sáng tạo phát minh Hai là, nêu ưu điểm, nhược điểm thiết bị để có cách sử dụng phù hợp Việc phân tích ưu điểm nhược điểm vạch phương pháp cải thiện thiết bị theo hướng tích cực phục vụ lợi ích cho người Ba là, đưa lưu ý cần thiết sử dụng nhằm tăng hiệu an toàn sử dụng thiết bị Bốn là, giúp người đọc nhận thấy tầm quan trọng mơn Vật lý đời sống, từ tạo hứng thú việc học tập nghiên cứu mơn học Kiến nghị Đề tài hồn thành đáp ứng mục tiêu đề ban đầu Tuy nhiên, người viết nhận thấy vài vấn đề cần ý nên đưa số kiến nghị sau đây: Đối với sinh viên quan tâm đến đề tài này, nên tìm hiểu thêm nhiều thiết bị khác nhằm tạo nguồn tài liệu phong phú cho lĩnh vực Đối với người nghiên cứu sâu phận chi tiết cần trình bày đầy đủ để người đọc có nhìn tồn diện thiết bị Những dự định tương lai Đề tài tìm hiểu đầy đủ rõ ràng thiết bị Tuy nhiên chưa nghiên cứu sâu phần thiết bị Do đó, hướng phát triển đề tài tương lai sau: Cố gắng nghiên cứu sâu phận thiết bị Sự nghiên cứu cần có vận dụng kiến thức rộng kết hợp từ tất lĩnh vực Vật lý học ( Cơ – Nhiệt – Điện – Từ - Quang – Vật lý hạt nhân) để giải thích cách chi tiết đầy đủ Nghiên cứu thêm nhiều thiết bị sử dụng phổ biến đời sống Tạo tài liệu đáng tin cậy cho người đọc tham khảo sử dụng thiết bị - 85 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 Trần Văn Dũng Câu hỏi lý thuyết Vật lý NXB Giáo dục – 2000 Dương Hiếu Đẩu Nguyễn Thành Vấn Điện quang đại cương NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh – 2007 Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thế Khơi, Phạm Xn Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác Nguyễn, Phúc Thuần Sách Giáo Khoa Vật lý 11 nâng cao NXB Giáo dục 2007 Lê Văn Nhạn Giáo trình Kỹ thuật điện ĐH Cần Thơ - 2008 Trần Thế San Nguyễn Trọng Thắng Hướng dẫn thiết kế lắp đặt mạng điện dân dụng NXB Khoa học Kỹ thuật - 2009 Vương Tấn Sĩ Giáo trình Kỹ thuật điện tử ĐH Cần Thơ - 2007 Châu Ngọc Thạch Trịnh Xuân Thu Hướng dẫn tự lắp ráp 100 mạch điện NXB Khoa học Kỹ thuật - 2011 Dương Quốc Chánh Tín Phạm Văn Tuấn Điện học ĐH Cần Thơ - 2006 Khí cụ tiêu thụ điện http://baigiang.violet.vn http://ewormvn.wordpress.com http://tailieu.vn/ http://vi.wikipedia.org http://webdien.com - 87 - ... TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài: TÌM HIỂU MỘT SỐ THIẾT BỊ THÔNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG THUỘC LĨNH VỰC KIẾN THỨC PHẦN ĐIỆN HỌC Phần MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích đề tài... máy tính) Phần MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý ngành khoa học có khả ứng dụng cao Trong sống hàng ngày, ta gặp tượng, lĩnh vực Vật lý nhiều góc độ khác Ví dụ ta sống hệ quy chiếu Vật lý chiều,... thức Vật lý MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài xây dựng nhằm ba mục tiêu sau đây: o Vận dụng kiến thức học vào thực tiễn sống Một phần để nâng cao tính thiết thực mơn học, phần để kiểm tra lại kiến thức