Giáo trình Điện kỹ thuật cơ bản (Nghề: Thí nghiệm điện - Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: ĐIỆN KỸ THUẬT CƠ BẢN
NGHỀ: THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số:206/QĐ-CĐDK ngày 1 tháng 3 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng
nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


LỜI NĨI ĐẦU
Đất nước Việt Nam trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa, nền kinh tế
đang trên đà phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện, khí cụ điện trong sản xuất cơng
nghiệp đóng vai trị vơ cùng quan trọng. Vì vậy, việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính tốn
lựa chọn rất cần thiết cho sinh viên không chỉ học ngành Điện mà cho các ngành khác như
Vận hành nhà máy nhiệt điện, Sữa chữa thiết bị chế biến dầu khí, vận hành thiết bị chế
biến dầu khí..... Ngồi ra, việc cập nhật thêm các kiến thức về công nghệ mới đang không
ngừng cải tiến và nâng cao các thiết bị đện là vô cùng cần thiết.
Với một vai trị vơ cùng quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào

tạo, chương trình mơn học nghề Điện cơng nghiệp của Trường Cao đẳng nghề Dầu khí.
Chúng tơi đã biên soạn cuốn giáo trình Điện kỹ thuật cơ bản gồm 5 chương với những nội
dung cơ bản như sau:
Chương 1: Điện từ
Chương 2: Mạch điện một chiều
Chương 3: Dòng điện xoay chiều hình sin
Chương 4: Mạch điện 3 pha
Chương 5: Máy điện
Giáo trình Điện kỹ thuật cơ bản được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của
giáo viên và là tại liệu học tập của sinh viên Trường Cao đẳng nghề Dầu khí.
Do chun mơn và thời gian có hạn nên khơng tránh khởi những thiếu sót, vậy rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách có chất
lượng cao hơn.
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022
Tham gia biên soạn

1. Chủ biên: Th.S. Nguyễn Thị Lan
2. ThS. Phan Đúng
3. Nguyễn Xuân Thịnh
4.


CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT CƠ BẢN
1. Tên môn học: Điện kỹ thuật cơ bản
2. Mã môn học: ELET5308
Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 42 giờ; Thực hành (bài tập): 0 giờ;
Kiểm tra: 3).
Số tín chỉ: 3
3. Vị trí, tính chất của mơn học:
-

Vị trí: Mơn Điện kỹ thuật cơ bản là mơn học được bố trí sau khí học sinh học xong
các mơn học chung.

-

Tính chất: Mơn Điện kỹ thuật cơ bản là môn học cung cấp những kiến thức và kỹ
năng mang tính chất nền tảng và giới thiệu về các thiết bị điện thường gặp trong các
nhà máy công nghiệp.

4. Mục tiêu mơn học:
-

Về kiến thức:
+ Trình bày được các đại lượng điện, tính chất của các phần tử trong mạch điện
xoay chiều hình sin, phương pháp giải mạch điện.
+ Phân biệt được mạng điện một pha, ba pha.
+ Mô tả được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp, máy điện một chiều,
máy điện xoay chiều

-

Về kỹ năng:

-

+ Giải được một số mạch điện cơ bản
+ Vẽ được một sơ đồ điện một pha và ba pha cơ bản
+ Tính được tốc độ quay của động cơ, hệ số công suất của máy.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Nghiêm túc trong học tập.
+ Cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và trong công việc
+ Rèn luyện tính kiên nhẫn, chính xác tỉ mỉ trong cơng việc .

5. Nội dung mơn học:
5.1 Chương trình khung:
TT Mã MH, MĐ

Tên mơn học, mơ đun

Tín
chỉ

Thời gian đào tạo (giờ)
Tổng Lý
Thực
Kiểm tra
số thuyết
hành,


thí nghiệm,
thảo luận, LT TH
bài tập
I

Các mơn học chung/đại
cương

14

285

117

153

10

5

1

COMP52001

Giáo dục chính trị

2

30

15

13

2

0

2

COMP51003

Pháp luật

1

15

9

5

1

0

3

COMP51007

Giáo dục thể chất

1

30

4

24

0

2

4

COMP52009

Giáo dục quốc phịng và
an ninh

2

45

21

21

1

2

5

COMP52005

Tin học

2

45

15

29

0

1

6

FORL54002

Ngoại ngữ

4

90

30

56

4

0

7

SAEN52001

An tồn vệ sinh lao động

2

30

23

5

2

0

42

1050

267

732

18

33

11

225

98

113

7

7

II
II.1

Các mơn học, mơ đun
chun mơn ngành,
nghề
Mơn học, mơ đun cơ sở

8

ELET5201

An tồn điện

2

30

28

0

2

0

9

ELET51165

Vẽ điện

1

30

0

29

0

1

10 ELET5308

Điện kỹ thuật cơ bản

3

45

42

0

3

0

11 ELET52116

Khí cụ điện

2

45

14

28

1

2

12 ELEO53149

Thực tập điện cơ bản

3

75

14

56

1

4

31

825

169

619

11

26

3

75

14

58

1

2

13 ELET5316

Môn học, mô đun
chuyên môn ngành,
nghề
Bảo vệ rơ le

14 ELEI53115

Đo lường điện

3

75

14

58

1

2

15 ELET55157

Trang bị điện 1

5

120

28

87

2

3

16 ELET52137

Phần điện nhà máy điện
và trạm biến áp

2

45

14

29

1

1

17 ELET55141

Thí nghiệm khí cụ điện

5

120

28

87

2

3

18 ELET54143

Thí nghiệm máy cắt điện

4

90

28

58

2

2

II.2


19 ELET55145
20 ELET54151

Thí nghiệm thiết bị điện
quay
Thực tập sản xuất
Tổng cộng

5

120

28

87

2

3

4

180

15

155

0

10

56

1335

384

885

28

38

5.2 Chương trình chi tiết mơn học:
Thời gian (giờ)
Số
TT

Nội dung tổng quát

Tổng
số

Lý
thuyết

Thực hành,
thí nghiệm,
thảo luận,
bài tập

LT

TH

Kiểm tra

1

Chương 1: Điện từ

5

4

1

0

0

2

Chương 2: Mạch điện một
chiều

8

7

0

1

0

3

Chương 3: Dịng điện xoay
chiều hình sin

10

10

0

0

0

4

Chương 4: Mạch điện 3 pha

12

11

0

1

0

5

Chương 5: Máy điện

10

9

0

1

0

45

42

0

3

0

Cộng

6. Điều kiện thực hiện mơn học:
6.1
Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết
6.2
Trang thiết bị máy móc:
Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng và màu, giẻ lau.
6.3
Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu:
Giáo trình, giáo án
Phiếu học tập
6.4
Các điều kiện khác:
7. Nội dung và phương pháp đánh giá
7.1 Nội dung:
Về kiến thức: Chương 1,2,3,4,5.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Nghiêm túc trong học tập.
+ Cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và trong công việc
+ Rèn luyện tính kiên nhẫn, chính xác tỉ mỉ trong công việc.

7.2 Phương pháp đánh giá kết thúc môn học theo một trong các hình thức sau:


Kiểm tra thưởng xuyên:
-

Số lượng bài: 01.

-

Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm
bất kỳ trong q trình học thơng qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra
viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực
hành, thực tập, chấm điểm bài tập.

Kiểm tra định kỳ:
Số lượng bài: 03 bài lý thuyết
Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số
giờ kiểm tra được quy định trong chương trình mơn học ở mục III có thể bằng hình
thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực
hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra
thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó:
Stt

Bài kiểm tra

Hình thức kiểm
tra

Nội dung

Thời gian

1. Bài kiểm tra số 1

Lý thuyết

Chương 1, Chương 2

45÷60 phút

2. Bài kiểm tra số 2

Lý thuyết

Chương 3, Chương 4

45÷60 phút

3. Bài kiểm tra số 3

Lý thuyết

Chương 5

45÷60 phút

Thi kết thúc mơn học:
Trắc nghiệm trên máy tính
Thời gian: 45÷60 phút

8. Hướng dẫn thực hiện mơn học:
8.1
Phạm vi áp dụng mơn học:
Chương trình mơn học này được áp dụng cho nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện, vận
hành thiết bị chế biến Dầu khí, Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí, Cắt gọt kim loại.
trình độ Cao đẳng, Trung cấp
8.2
Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học:
Đối với giáo viên, giảng viên:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với bài học. Giáo án được soạn theo bài
hoặc buổi dạy.
+ Tổ chức giảng dạy: theo lớp.
+ Thiết kế các phiếu học tập
Đối với người học:
+ Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ
+ Hoàn thành các bài tập


+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập.
+ Tuân thủ qui định giờ giấc.
8.3

Những trọng tâm cần chú ý:

9. Tài liệu tham khảo:
[1]. Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, Nhà xuất bản giáo dục, 1999.
[2]. ThS. Võ Châu Tuấn, Mạch điện, Trường Cao Đẳng Dầu Khí, 2019.


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐIỆN TỪ ............................................................................................ 1
1.1.

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỪ TRƯỜNG ............................................................................ 2

1.2.

CƯỜNG ĐỘ TỪ CẢM, CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG, TỪ THÔNG ...................................... 3

1.3.

ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ..................................................................................... 6

1.4.

LỰC TỪ ............................................................................................................................... 8

1.5.

MẠCH TỪ.......................................................................................................................... 10

CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU ........................................................... 10
2.1.

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU ...................................................... 11

2.2.

CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN ..................................................................... 11

2.3.

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN . 12

2.4.

CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN ................................................................... 13

2.5.

MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VÀ ĐỊNH LÝ TRONG MẠCH ĐIỆN ........................................... 16

CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN ....................................... 24
3.1.

NGUN LÝ TẠO RA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN ...................................... 25

3.2.

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN ..................................... 25

3.3.

TRỊ SỐ HIỆU DỤNG CỦA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN ................................ 27

3.4.

BIỂU DIỄN DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BẰNG VECTOR ............................ 28

3.5.

KHẢO SÁT MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN .................................................................................. 29

3.6.

CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN ..................................................................... 33

3.7.

HỆ SỐ CƠNG SUẤT .......................................................................................................... 35

CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN 3 PHA ....................................................................... 39
4.1.

NGUYÊN LÝ TẠO RA NGUỒN ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA ......................................... 40

4.2.

NGUỒN ĐIỆN 3 PHA ĐỐI XỨNG .................................................................................... 41

4.3. CÁCH NỐI HÌNH TAM GIÁC () - CÁCH NỐI HÌNH SAO (Υ) CỦA MẠCH ĐIỆN 3
PHA 42
4.4.

CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN 3 PHA.................................................................................... 43

4.5.

CÁCH NỐI NGUỒN VÀ TẢI TRONG MẠCH BA PHA ................................................. 45

4.6.

CÁCH GIẢI MẠCH ĐIỆN 3 PHA ĐỐI XỨNG ................................................................ 48

CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN ...................................................................................... 52
5.1.

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN .............................................................................. 53

5.2.

MÁY BIẾN ÁP .................................................................................................................. 55

5.3.

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ....................................................................................... 63

5.4.

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ....................................................................................... 68

5.5.

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU .................................................................................................. 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 75


CHƯƠNG 1: ĐIỆN TỪ
 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1:

Chương 1 là bài giới thiệu nội dung về khái nệm: từ trường, cường độ từ cảm, cường
độ từ trường, từ thông, định luật cảm ứng điện từ để người học có được kiến thức nền
tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung ở những chương tiếp theo.
 MỤC TIÊU CHƯƠNG 1:
Sau khi học xong chương 1, người học có khả năng:
-

Trình bày được các khái niệm cơ bản về từ trường, cường độ từ cảm, cường độ từ
trường, từ thơng

-

Trình bày được hiện tượng cảm ứng điện từ.

-

Trình bày được cách xác định chiều dòng điện cảm ứng trong vòng dây hoặc trong
thanh dẫn chuyển động trong từ trường.

-

Tính được lực điện từ

-

Rèn luyện được đức tính cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác

 PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1:
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn
đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập

chương 1 (cá nhân hoặc nhóm).
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài mở đầu theo cá nhân hoặc
nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
 ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1:
- Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham
khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
- Các điều kiện khác: Khơng có
 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1:
- Nội dung:
 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
 Kỹ năng: khơng có
 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ

Trang 1


+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
- Phương pháp:
 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: kiểm tra trắc nghiệm)
 NỘI DUNG CHƯƠNG 1:
1.1.

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỪ TRƯỜNG

Trong thực tế, nam châm vĩnh cửu, nam châm điện, dây dẫn mang dòng điện tạo
ra xung quanh chúng một môi trường tương tác, chúng ta gọi đó là từ trường.
Từ trường là một dạng của vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hay các hạt
mang điện chuyển động và tác dụng lực từ lên dịng điện hay hạt mang điện chuyển
động khác trong đó.
Từ trường được biểu diễn bởi các đường sức từ trường (đường cảm ứng từ), đi
từ cực bắc (N) tới cực nam (S) và trở về cực bắc.
Các phương pháp xác định chiều của đường
sức từ trường:
a.

Nam châm vĩnh cửu:

Quy tắc “Ra Bắc vào Nam”
b.

Quy tắc “ Vặn đinh ốc”

Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ

Hình 1.1. Nam châm vĩnh cửu

Trang 2


 Đường sức từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng:
Quy tắc “Vặn đinh ốc 1: Chiều của dòng điện là chiều tiến của đinh ốc,
chiều của quay của đinh ốc là chiều của từ trường” (hình 1.2)

Hình 1.2. Quy tắc vặn đinh ốc 1
 Đường sức từ trường của cuộn dây có dịng điện:
Quy tắc “Vặn đinh ốc 2: Chiều quay của đinh ốc là chiều của dòng điện
trong cuộn dây, chiều tịnh tiến của đinh ốc là chiều của từ trường”.

Hình 1.3. Quy tắc vặn đinh ốc 2
1.2.

CƯỜNG ĐỘ TỪ CẢM, CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG, TỪ THÔNG
a. Khái niệm cảm ứng từ

Từ trường trong không gian biểu diễn bằng các đường sức từ trường, nó là các
đường cong khép kín, tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương từ trường tại điểm ấy.
Mật độ đường sức lớn hay nhỏ cho biết từ trường mạnh hay yếu.
Để đặc trưng cho từ trường người ta dùng khái niệm vector cường độ từ cảm⃗⃗⃗𝐵 .
Trị số của ⃗⃗⃗𝐵: cho biết từ trường mạnh hay yếu, đơn vị là Tesla (T)
Chiều của ⃗⃗⃗𝐵 : là chiều của từ trường (chiều của các đường sức từ trường).
- Để xét đến ảnh hưởng của môi trường vật chất, người ta dung vector cường
độ từ trường ⃗⃗⃗𝐻 (đơn vị là Ampe trên mét, A/m), để đặc trưng cho từ trường trong
môi trường vật chất
⃗⃗⃗𝐵 = 𝜇0 (1 + 𝑥𝑚 )𝐻
⃗ = 𝜇𝐻
⃗
Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ

Trang 3


Trong đó:

 𝑥𝑚 : độ từ thẩm của mơi trường vật chất đặc trưng ảnh hưởng của môi
trường
𝜇0 = 4𝜋. 10−7 : hệ số (độ) từ thẩm của chân không (Henry/mét = H/m)
: hệ số (độ) từ thẩm của môi trường vật chất.
Do hệ số từ thẩm của vật liệu dẫn từ lớn gấp hàng nghìn lần của chân
hơng nên người ta đưa ra khái niệm hệ số từ thẩm tương đối:
𝜇𝑟 =

𝜇
𝜇0

Trong kỹ thuật điện, các vật liệu sắt từ có

r

rất lớn (từ vài trăm cho đến

vài vạn) vì vậy sắt từ thường được sử dụng để chế tạo các mạch từ cho các
thiết bị điện.
Trong khe hở không khí hoặc trong bộ phận khơng sắt
từ: B=𝜇0 . 𝐻
Trong phần thép:
B = H = 𝜇0 𝜇𝑟 . 𝐻
b. Độ lớn cảm ứng từ


Dây dẫn thẳng dài (hình 1.4):



𝐵=

𝜇𝑜 𝐼
4𝜋𝑟

(𝑠𝑖𝑛𝛼1 + 𝑠𝑖𝑛𝛼2 )

Trong trường hợp dây dẫn dài vô hạn
𝛼1 = 𝛼2 =
Khi đó:


𝐵=

𝜋
2
Hình 1. 4

𝜇𝑜 𝐼
2𝜋𝑟

= 2. 10−7

𝐼
𝑟

r: khoảng cách từ điểm P đến dây dẫn (m)
Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ



Vịng dây dẫn hình trịn
Trang 4


(hình 1.5):
Ta tính được cảm ứng từ tại tâm của vòng dây:

𝐵=

𝜇𝑜 𝐼
2𝑅

Nếu khung dây tròn được tạo bởi N vịng dây thì
cảm ứng từ ở tâm của khung dây có độ lớn:
Hình 1. 5

𝐵=

Chương 1: Từ trường – Cảm ứng điện từ

𝜇𝑜 𝐼𝑁
2𝑅

Trang 5




Ống dây hình trụ (xơlênơit)

Từ trường bên trong ống là từ trường đều, các đường sức từ là các
đường song song với nhau. B ên ngoài ống và gần đầu ống là các đường
sức từ có dạng là những đường cong.
Từ trường đều trong ống xơlênơit tính được:

𝐵=

𝜇𝑜 𝐼𝑁
𝑙

l: chiều dài ống dây (m)
1.2.2. Từ thông – Khái niệm về từ thơng
a. Định nghĩa
Xét một vịng dây dẫn kín (C), giới hạn một diện tích phẳng S, đặt trong
⃗ . Gọi 𝑛⃗ là vector pháp tuyến vng góc với
một từ trường đều có cảm ứng từ 𝐵
⃗ . Khi đó đại lượng:
S. Gọi α là góc hợp bởi 𝑛⃗ và 𝐵
 = BScosα
được gọi là từ thơng qua diện tích S.
Đơn vị của từ thơng là Wb (Vêbe)
b. Tính chất
- Từ thơng là một đại lượng vơ hướng.

Hình 1.7. Từ thơng qua diện tích
S

-

Khi α = 900 thì từ thơng  = 0

-

⃗ vng góc với mặt phẳng S thì từ
Khi α = 00, vector cảm ứng từ 𝐵
thông đạt giá trị cực đại  = BS.

-

⃗
Từ thơng cịn có ý nghĩa là thông lượng của vector cảm ứng từ 𝐵
xuyên qua một bề mặt S, tức là số đường cảm ứng từ đi qua diện
tích S.

-

Nếu cuộn dây có N vịng dây, khi đó từ thơng móc vịng của cuộn
dây được định nghĩa:

 = N.
1.3.

ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1.3.1. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Chương 1: Điện từ

Trang 6

Nhà bác học người Anh, Faraday, là người đầu tiên phát hiện ra hiện
tượng cảm ứng điện từ. Ông đã tìm ra được mối liên hệ giữa điện trường và
từ trường.
Với các thí nghiệm, đưa nam châm vĩnh cửu lại gần một dây dẫn điện thì
làm dịng điện biến đổi, thay đổi dịng điện trong ống dây thì sẽ tạo ra dịng điện
trong vịng dây dẫn kín đặt trong từ trường, đó chính là biểu hiện của hiện tượng
cảm ứng điện từ.
Như vậy, trong mạch kín sẽ xuất hiện dịng điện cảm ứng, khi từ
thông (hay số đường cảm ứng từ) qua diện tích giới hạn bởi mạch kín
biến thiên theo thời gian.
1.3.2. Chiều dòng điện cảm ứng – Định luậ Lenz – Sức điện động cảm ứng
a. Chiều của dịng điện cảm ứng – Định luật Lentz
Qua phân tích các thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ, nhà bác
học Lentz, người Nga, đã tìm ra được quy tắc xác định chiều của dòng điện
cảm ứng: Dòng
điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường do dịng điện
ấy sinh ra có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra nó (từ
thơng ban đầu qua mạch).
b.

Sức điện động cảm ứng

Sự xuất hiện dịng điện cảm ứng trong mạch kín chứng tỏ trong mạch đã
xuất hiện sức điện động cảm ứng. Sức điện động cảm ứng chỉ phụ thuộc vào sự
biến thiên của từ thông gửi qua mạch. Nếu mạch khơng kín thì nếu từ thơng biến
thiên vẫn làm xuất hiện sức điện động cảm ứng nhưng khơng có dịng điện trong
mạch.
c. Định luật cảm ứng điện từ
- Mỗi khi từ thơng qua diện tích giới hạn bởi một mạch nào đó biến

thiên thì làm xuất hiện trong mạch một sức điện động cảm ứng. Nếu mạch
khép kín sẽ có dòng điện trong mạch.
- Chiều của dòng điện trong mạch sẽ tuân theo định luật Lentz.
- Faraday đã tìm ra Định luật cảm ứng điện từ:

𝐸𝑐 = −
Chương 1: Điện từ

∆
∆𝑡

(công thức maxwell)
Trang 7


Sức điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch bằng về trị số nhưng
trái dấu với tốc độ biến thiên từ thơng qua diện tích giới hạn bởi mạch.
-

Từ cơng thức trên ta thấy: 1V = - 1Wb/1s

-

Từ trường biến thiên sinh ra điện trường xoáy (điện trường này tác dụng
lên các điện tích, làm các điện tích di chuyển tạo nên dịng điện trong
mạch kín).

1.3.3. Hiện tượng tự cảm
a. Hiện tượng tự cảm
Nếu trong một cuộn dây, dòng điện biến thiên, thì từ trường do dịng điện

sinh ra cũng biến thiên, do đó từ thơng gửi qua cuộn dây cũng biến thiên và trong
cuộn dây cũng xuất hiện sức điện động cảm ứng.
Sức điện động cảm ứng xuất hiện trong một mạch do biến thiên từ thơng
của chính mạch đó gây ra gọi là sức điện động tự cảm (kí hiệu là Etc).
Sức điện động tự cảm chỉ tồn tại khi từ thông của mạch biến thiên.
Theo quy tắc Lentz, khi dịng điện trong mạch tăng, điện trường xốy có
chiều ngược với dịng điện nhằm ngăn cản sự tăng của dòng điện. Ngược lại, khi
dòng điện giảm, hiện tượng tự cảm có tác dụng duy trì dịng điện.
b. Độ tự cảm
-

Cảm ứng từ B tỉ lệ thuận với cường độ dịng điện I, từ thơng  tỉ lệ
thuận với cảm ứng từ B, vì vậy  tỉ lệ thuận với I. Nên ta có cơng
thức:
 = LI

với L là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho mạch (về hiện tượng tự cảm) và
gọi là độ tự cảm hay hệ số tự cảm của mạch.

1.4.

-

Đơn vị của hệ số tự cảm là H (Henry), 1H = 1Wb/1A

-

Độ tự cảm chính là số đo mức qn tính của dịng điện trong mạch.

LỰC TỪ

a. Lực tác dụng của từ trường lên dây dẫn mang dịng điện:
Giả sử một dây dẫn có hình dạng bất kỳ, có độ dài ∆l đặt trong một từ

⃗ . Giả sử chia dây dẫn thành những đoạn nhỏ ∆l,
trường có vector cảm ứng từ 𝐵
Chương 1: Điện từ

Trang 8


sao cho có thể coi
nó như một đoạn dây thẳng và vector cảm ứng từ tác động lên mọi điểm trên đó
là như nhau.
Khi đó lực tác dụng 𝐹 của từ trường lên phần tử ∆l được xác định bằng định luật
Ampere. 𝐹 có tính chất như sau:
-

Có điểm đặt ở giữa phần tử ∆l

-

Có phương vng góc với mặt phẳng chứa phần tử ∆l và vector cảm ứng từ ⃗𝐵

-

Có chiều xác định theo quy tắc “bàn tay trái”: “Đặt bàn tay trái sao cho
long bàn tay hứng các đường cảm ứng từ, chiều từ cổ tay đến các ngón
tay là chiều của dịng điện, chiều ngón tay cái choãi ra 9 độ là chiều
của lực từ tác dụng lên dây dẫn”

-

Độ lớn: F = BIl.sinα

 Lực tác dụng lên dây dẫn:
F=BIlsinα Với α là góc giữa 2
⃗ và 𝐼
vector 𝐵
⃗ song song 𝐼 : α = 0,F = 0
Khi 𝐵
⃗ vng góc 𝐼: α = 900, sinα = 1, F = BIl = cực đại
Khi 𝐵
b. Lực tác dụng lên hai dây dẫn đặt song song
* Hai dây dẫn có cùng chiều dịng điện

Hình 1.6. Lực tác dụng giữa hai dây dẫn mang dòng điện đặt song
Xét đoạn CD = l trên dây dẫn thứ 2 (d2), cảm ứng từ 1 do dây thứ nhất
Chương 1: Điện từ

Trang 9


(d1) gây ra trên l là:

𝐵1 =

𝜇𝑜 𝐼1
2𝜋𝑑

Chiều của B1 được xác định theo quy tắc vặn

đinh ốc 1 Lực từ F12 tác dụng lên dây đoạn
CD (d2):

𝐹12 = 𝐵1 𝐼2𝑙 =

𝜇𝑜 𝐼1 𝐼2
𝑙
2𝜋𝑑

Chiều 𝐹12 xác định theo quy tắc bàn tay trái.
Tương tự cho dây dẫn thứ nhất đoạn AB.
Như vậy nếu dòng điện trong 2 dây dẫn cùng chiều thì chúng hút nhau.
* Hai dây dẫn có ngược chiều dòng điện (tương tự) dòng điện trong 2 dây dẫn
ngược chiều thì chúng đẩy nhau.
1.5.

MẠCH TỪ

Các thiế t bi ̣ điê ̣n như rơle, công tắ c tơ, khởi đô ̣ng từ, áp tô mát,...đề u có bô ̣ phâ ̣n
làm nhiê ̣m vu ̣ biế n đổ i từ điê ̣n năng ra cơ năng. Bô ̣ phâ ̣n này gồ m có cuô ̣n dây và ma ̣ch
từ go ̣i chung là cơ cấ u điê ̣n từ, chia làm hai loa ̣i xoay chiề u và mô ̣t chiề u. Để nắ m đươc̣
những quy luâ ̣t điê ̣n từ ta xét ma ̣ch từ và phương pháp tính toán ma ̣ch từ.

Ma ̣ch từ đươ ̣c chia làm các phầ n:
- Thân ma ̣ch từ.
Chương 1: Điện từ

Trang 10

- Nắ p ma ̣ch từ.
- Khe hở không khí chính và khe hở phu ̣.
- Khi cho dòng điê ̣n cha ̣y vào cuô ̣n dây thì trong cuô ̣n dây có từ thông  đi qua, từ thông
này cũng chia làm ba phầ n :
a) Từ thông chính δ là thành phầ n qua khe hở không khí go ̣i là từ thông làm viê ̣c lv.
b) Từ thông tả̉ n t là thành phầ n đi ra ngoài khe hở không khí xung quanh
c) Từ thông rò r là thành phầ n không đi qua khe hở không khí chính mà khép kín trong
không gian giữa lõi và thân ma ̣ch từ.


TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1 :
1.1
Khái niệm cơ bản về từ trường
1.2
Cường độ từ cảm, cường độ từ trường, Từ thông
1.3
1.4
1.5



Định luật cảm ứng điện từ
Lực từ
Mạch từ

CÂU HỎI CỦNG CỐ CHƯƠNG 1 :
1.
Trình bày khái niệm từ trường.
2.
Nêu các cách tạo ra từ trường.

3.
Hãy viết biểu thức quan hệ giũa cường độ từ cảm B và từ thông  và đơn vị
của chúng.
4.
Nêu định nghĩa từ thơng.
5.
Trình bày thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ.
6.
Phát biểu chiều của dịng điện cảm ứng.
7.
Trình bày thí nghiệm về hiện tượng tự cảm.
8.
Từ thơng xun qua một tiết diện S =50cm2 bằng = 6.10-3Wb. Cho biết
từ trường phân bố đều trên diện tích S. Tính cường độ từ cảm B.
Đáp số: = 1,2 T
9. Một cuộn dây 5 vòng. Người ta đưa một nam châm tiến gần đến cuộn dây.
Biết rằng tốc độ biến thiên từ thơng qua cuộn dây là 0,6Wb/s. Tính sức điện động
cảm ứng trong cuộn dây.
Đáp số: e = 300V

Chương 1: Điện từ

Trang 11


CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2:
Chương 2 là bài giới thiệu nội dung về mạch điện một chiều để người học có được
kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những chương tiếp theo.
MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 2 LÀ:

Sau khi học xong bài học, người học đạt được:
- Mô tả được mạch điện, các phần tử trong mạch điện, các định lý, định luật và các
phương pháp giải mạch điện.
- Rèn luyện được đức tính cẩn thận, chính xác
 PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2:
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn
đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập
chương 2 (cá nhân hoặc nhóm).
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; hoàn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài mở đầu theo cá nhân hoặc
nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
 ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2:
- Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham
khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
- Các điều kiện khác: Khơng có
 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2:
- Nội dung:
 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
 Kỹ năng: khơng có
 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
- Phương pháp:
 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
Chương 2: Mạch điện một chiều

Trang 10


 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: kiểm tra trắc nghiệm)
 NỘI DUNG CHƯƠNG 2:
2.1.

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.1.1. Nguồn điện
a. Nguồn điện một chiều
Là những thiết bị cung cấp dòng điện một chiều (dịng điện có trị
số và chiều khơng đổi theo thời gian).
Ví dụ: pin, accquy, máy phát điện 1 chiều …
b. Nguồn điện xoay chiều
Là những thiết bị cung cấp dịng điện xoay chiều (dịng điện có trị số
và chiều thay đổi theo thời gian).
Ví dụ: máy phát điện xoay chiều …
2.1.2. Phụ tải
Phụ tải (tải) là các thiết bị tiêu thụ điện năng để biến đổi thành các dạng
năng lượng khác (quang năng ,nhiệt năng, cơ năng…)
Ví dụ: động cơ điện, bàn ủi, bếp điện, bóng đèn…
2.1.3. Các thiết bị trung gian
Các thiết bị phụ trợ như thiết bị đóng cắt (cầu dao, máy ngắt…) để
đóng cắt dịng điện, thiết bị bảo vệ (cầu chì), thiết bị đo lường (các đồng hồ
đo…) .v.v.
2.2.

CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN

Hình 2.1. Cấu trúc mạch điện
Chương 2: Mạch điện một chiều

Trang 11


2.2.1. Nhánh
Nhánh là bộ phận của dịng điện gồm có các phần tử nối tiếp nhau trong
đó có cùng dịng điện chạy qua.
2.2.2. Nút
Nút là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên).
2.2.3. Vòng
Mạch vòng là lối đi khép kín qua các nhánh và chỉ đi qua mỗi nút 1 lần
2.2.4. Mắt lưới
Là vòng nhỏ nhất, bên trong khơng có vịng nào khác. Ví
dụ: Mạch trên bao gồm:
- Máy phát (MP).
- Bóng đèn (Đ).
- Động cơ điện (ĐC).
- 3 nhánh: 1, 2, 3.
- 2 nút: A, B.
- 2 mắt lưới: a, b.
- 3 mạch vòng: a,b, kết hợp của a và b.
2.3.

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG
TRONG MẠCH ĐIỆN

2.3.1. Dịng điện
a. Khái niệm

Dịng điện là dịng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện dưới tác dụng của
điện trường.
Người ta quy ước chiều của dòng điện là chiều chuyển dịch của các điện tích
dương. Như vậy trong vật dẫn, chiều dịng điện hướng từ cực dương (+) về cực âm () của nguồn (từ nơi có điện thế cao về nơi có điện thế thấp hơn).
Đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng điện là cường độ dòng điện hay dòng
điện, ký hiệu là I. Cường độ dòng điện bằng lượng điện tích (hay điện lượng) q qua tiết
diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t.

Chương 2: Mạch điện một chiều

Trang 12


i=

∆q
∆t

Đơn vị của dịng điện là Ampe, kí hiệu là A.
1A = 1C/1s
1kA = 103A ; 1mA = 10-3A ;1µA = 10-6A
Sự chuyển dời của các điện tích theo một hướng nhất định với tốc độ không đổi
sẽ tạo thành dòng điện một chiều. Vậy dòng điện một chiều là dịng điện có chiều và
trị số khơng đổi theo thời gian.
b. Tác dụng của dòng điện là:
-

Tác dụng nhiệt.

-

Tác dụng hoá học.
Tác dụng từ…

2.3.2. Điện áp
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế . Hiệu điện thế giữa 2 điểm gọi
là điện áp U: UAB =φA -φB
Đơn vị của điện áp là Volt, kí hiệu là V.
Chiều của điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện
thế thấp.
2.3.3. Cơng suất
Cơng suất của nguồn sức điện động: P = E.I Công suất của mạch ngồi:

P

=

U.I
Đơn vị của cơng suất là t, ký hiệu là W.
2.4.

CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN

2.4.1. Nguồn áp
Nguồn áp lý tưởng có khả năng duy trì một điện áp u giữa 2 đầu độc lập với dòng
điện qua nguồn.

Chương 2: Mạch điện một chiều

Trang 13

Hình 2.2. Kí hiệu nguồn sức điện động
Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng một sức điện động e (t)
Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện áp theo quy ước
từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp:
u(t) = - e(t)
2.4.2. Nguồn dịng
Nguồn dịng lý tưởng có khả năng duy trì một dịng điện chạy qua
một nhánh độc lập với điện áp, có trị số bằng dịng điện ngắn mạch giữa 2 cực
của nguồn.
2.4.3. Điện trở
Điện trở thỏa quan hệ dòng áp như sau: u =R.i
Điện trở đặc trưng cho một vật dẫn về mặt cản trở dòng điện
chạy qua. Về hiện tượng năng lượng, điện trở R đặc trưng cho tiêu
tán năng lượng, biến đổi năng lượng tiêu thụ thành các dạng năng
lượng khác như nhiệt năng, quang năng,..

Hình 2.3.
Kí hiệu điện trở

Đơn vị Ohm ()
Cơng suất của điện trở: P = RI2

Chương 2: Mạch điện một chiều

Trang 14