Bài giảng Kỹ thuật điện

n Chất bán dẫn có điện trở ở khoảng giữa của chất dẫn điện và chất cách điện. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN.[r]

KĨ THUẬT ĐIỆN

BỘ MÔN KĨ THUẬT ĐIỆN – ĐH THỦY LỢI

Môn học: Kĩ thuật điện

Số tín chỉ: 3

Số tiết: 45

Giảng viên: Ths Nguyễn Thị Huyền Phương

n MẠCH ĐIỆN

MẠCH ĐIỆN

THỜI GIAN

ĐIỆN DÂN DỤNG

n CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN

n CÁC PHẦN TỬ MẠCH TẬP TRUNG

n CÁC ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF

n CÁC MỤC TIÊU HỌC TẬP

1 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN

ĐIỆN TÍCH VÀ LỰC ĐIỆN

n Proton có điện tích +1,602.10-19 C

n Electron có điện tích -1,602.10-19 C

n Định luật Coulomb: lực tương tác giữa 2 điện tích Q1

và Q2 , F(N)

21 2

0 4

1

2

R

Q

Q

F

pe

=

12 2 0 4

2

1

12 a

R

Q

Q

F

pe

=

Minh họa định luật Coulomb

n Cường độ điện trường: E (V/m)

Q

F E

Qlim 0

®

=

21 2 0

2 2

4 R a

Q E

pe

2 0

1 1

4 R a

Q E

pe

=

n Lực điện:

2 1

21 Q E

1 2

12 Q E

F =

CHẤT DẪN ĐIỆN VÀ CHẤT CÁCH ĐIỆN

n Chất dẫn điện cho phép điện tích dễ dàng chảy qua nó (điện trở nhỏ)

n Chất cách điện không cho phép điện tích dễ dàng chảy qua nó (điện trở lớn)

n Chất bán dẫn có điện trở ở khoảng giữa của chất dẫn

điện và chất cách điện

DÒNG ĐIỆN VÀ LỰC TỪ

n Dòng điện (A)

n Quy ước chiều dòng điện theo chiều chuyển động

của các điện tích dương

n Định luật Biot-Savart

n Định luật Ampere:

n Lực Lorenzt:

1 2

2

12 I d l B F

dt

dq t

i( ) =

2

12 1

1 0 1

a l

d

I

= p m

(v dt) B dq(v B)

dt

dq F

ø

ö ç

è

æ

(E v B)

q F

F

F = E + M = + ´

ĐIỆN THẾ VÀ ĐIỆN ÁP

n Điện thế tại điểm x:

n Điểm có điện thế bằng không được gọi là điểm quy chiếu hay điểm đất

n Điện áp: sự chênh lệch điện thế đơn vị Volt (V)

( ) ( )

dq

x

dw x

A B

-CÔNG SUẤT TỨC THỜI:

n Đơn vị volt-ampere (VA) hoặc watt (W)

NĂNG LƯỢNG:

n Đơn vị đo w.s; kwh hoặc J

i

v dt

dq dq

dw dt

dw

ø

ö ç

è

æ

÷÷

ø

ö çç

è

æ

=

=

ò

=

T dt p w

0

NGUỒN VÀ TẢI

n Nguồn: là nơi cung cấp năng lượng

n Tải: là nơi nhận năng lượng

Quy ước tải và nguồn

n Mạch điện

+ Nút: Điểm nối chung của từ 2 thành phần hoặc

thiết bị trở lên

+ Nhánh: Phần mạch chỉ chứa 1 thành phần, nguồn hoặc thiết bị, giữa 2 nút

+ Nguồn điện áp, nguồn dòng điện

+ Nguồn độc lập, nguồn phụ thuộc

+ Nguồn điện một chiều, nguồn điện xoay chiều

DẠNG SÓNG

n Nguồn điện 1 chiều

n Nguồn điện xoay chiều hình sin

• Chu kỳ T (s)

• Tần số f (Hz)

• f là góc pha ban đầu, và w = 2pf = 2p / T là tần số góc của sóng

( )t = A (wt + f)

T

f = 1

• Giá trị trung bình:

• Giá trị hiệu dụng:

n Dạng sóng của hàm mũ:

( )

ò

=

T

dt t

f T

F

0 av

1

( ) ò

= T f t dt T

F

0

2 rms

1

( ) t t

Ae t

-0

av =

F

2

rms A

2 CÁC PHẦN TỬ MẠCH TẬP TRUNG

ĐIỆN TRỞ

Đặc trưng cho hiệu ứng nhiệt R, Ohm (W)

• Định luật Ohm:

• Điện dẫn: G = 1/R (S)

• Công suất tiêu tán trên điện trở

R v

i =

A

l A

l R

s

r =

=

( ) ( ) ( )t v t i t i R v R v G

G V

R V

R I

I V

Pav = rms rms = rms2 = rms2 = rms2

• Cách mắc điện trở:

Điện trở mắc nối tiếp và song song

(a) R1 và R2 mắc nối tiếp (b) R1 và R2 mắc song song

Truyền tải công suất giữa nguồn và tải

Ghi chú:

RL = 0 có nghĩa là ngắn mạch; vL = 0 và iL = v / RS

RL ® ¥ có nghĩa là hở mạch; iL = 0 và vL = v

• Mắc nối tiếp:

• Mắc song song:

n Truyền tải công suất cực đại

2 CÁC PHẦN TỬ MẠCH TẬP TRUNG

2 1

2 1

2 1 eq

R R

R R R

+

=

2 1

eq

1 1

1

R R

Nguồn điện áp Nguồn dòng điện

Hiệu ứng nguồn – tải

Tải Tải

Công suất phụ tải lấy từ nguồn

Hòa hợp tải

L S

L

R R

v i

+

=

( )2 L

L S

2

R R

v P

+

=

S

L R

L

2 L

L i R

P =

2 CÁC PHẦN TỬ MẠCH

ĐIỆN DUNG

Đặc trưng cho hiệu ứng điện trường C (F)

• Công suất

2 1

eq

1 1

1

C C

v q

dt

dv C dt

dq t

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

dt

t dv t v C t

i t v t

• Cách mắc tụ điện

Mắc nối tiếp

Mắc song song

2 1

C = +

n ĐIỆN CẢM

Đặc trưng cho hiệu ứng điện trường, L (H)

n Công suất

i

N i

L = l = y

Tụ điện mắc song song và nối tiếp

(a) C1 và C2 nối tiếp (b) C1 và C2

song song

dt

di L dt

Li d dt

d N dt

N d dt

d t

dt

t di t i L t

i t v t