Giáo trình kỹ thuật điện và điện tử công nghiệp (nghề hàn cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày tháng năm 2021
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng cơ giới.

Quảng Ngãi, năm 2021
(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.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Kỹ thuật điện-điện tử công nghiệp là một trong những môn học cơ sở được biên soạn dựa
trên chương trình khung, chương trình dạy nghề do Bộ Lao động- Thương binh và Xã hôi
và Tổng cục dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề Hàn.
Kỹ thuật điện điện tử công nghiệp là một môn học rất quan trọng trong ngành công nghiệp
hiện đại. Môn học này giúp các sinh viên hiểu về cách hoạt động của các thiết bị điện tử và
các hệ thống điện trong các ứng dụng công nghiệp.

Đối với các sinh viên trung cấp nghề hàn, môn học này sẽ giúp họ có thể nắm bắt những kiến
thức cơ bản về điện tử và ứng dụng trong công nghiệp, đồng thời phát triển kỹ năng để có
thể tham gia thiết kế và xây dựng các hệ thống điện tử đơn giản. Những kiến thức này sẽ
giúp các sinh viên nâng cao khả năng tìm kiếm việc làm và cơ hội thăng tiến trong công việc
sau này.
Ở Việt Nam cho đến nay đã có khá nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng dẫn bài
tập về môn học Kỹ thuật điện điện tử công nghiệp đã được biên soạn và biên dịch của nhiều
tác giả, của các chuyên gia đầu ngành về điện tử công nghiệp. Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu
cầu sử dụng trong quá trình đào tạo của nhà trường phải bám sát chương trình khung vì vậy
giáo trình Kỹ thuật điện điện tử cơng nghiệp được biên soạn bởi sự tham gia của các giảng
viên của trường Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được ban
hành, trường Cao đẳng Cơ giới với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo
các nguồn tài liệu khác nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Kỹ thuật điện điện tử cơng
nghiệp vụ cho cơng tác giảng dạy.
Giáo trình này được thiết kế theo môn học thuộc hệ thống Môn học( MH11) của chương
trình đào tạo nghề Hàn ở cấp trình độ trung cấp nghề và được dùng làm giáo trình cho học
viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mơ đun này, học viên có đủ kiến thức để
học tập tiếp các môn học, mô đun khác của nghề.
Quảng Ngãi, ngày 18 tháng 12 năm 2021
Tham gia biên soạn
1. Cao Thị Thanh Bình
2. …………..............
3. ……….............….

3

Chủ biên


MỤC LỤC

NỘI DUNG

TRANG

Chương 1:Khái niệm về dòng điện, Các định luật cơ bản
để giải mạch điện xoay chiều một pha
Khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều ...................................................

6

1.1 Khái niệm về dòng điện một chiều ......................................................................

6

1.2 Khái niệm về dòng điện xoay chiều ....................................................................

7

Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện ..............................................................

9

2.1 Dòng điện ..................................................................................................
2.2 Điện áp.......................................................................................................

9
9

2.3 Chiều dòng điện điện áp .....................................................................................

10

3.

Cơng suất ............................................................................................................

10

4.

Định luật Ơm và các đại lượng đặc trưng ............................................................

10

1.1. Định luật Ôm ......................................................................................................

10

1.2. Các đại lượng có trong định luật Ơm: I, R, U ......................................................

10

1.3. Giair các mạch điện xoay chiều 1 pha bằng định luật Ohm .................................

10

4.1 Chương 2:Mạch điện xoay chiều ba pha....................................................

1.4.

Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha .......................................
Khái niệm chung ........................................................................................
Các thông số đặc trưng ...............................................................................
Cách nối mạch ba pha ................................................................................
Cách giải mạch ba pha đối xứng ................................................................

18
18
18
18
18
22

2.

Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều ..................................

23

2.1. Cấu tạo ...............................................................................................................

23

2.2. Nguyên lý làm việc .............................................................................................

24

Động cơ điện một chiều ......................................................................................

24

3.1. Cấu tạo ...............................................................................................................

24

3.2. Nguyên tắc hoạt động.................................................................................

25

Khái niệm chung về máy phát điện một chiều .....................................................

26

1.1. Khái niệm về máy phát điện................................................................................

26

1.2. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập.............................................................

26

1.3. Máy phát điện một chiều kích từ song song ........................................................

28

1.4. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp ............................................................

28

1.5. Máy phát điện một chiều kích từ hổn hợp ...........................................................

29

Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện một chiều, xoay chiều ............................

30

2.1. Sức điện động phần ứng......................................................................................

30

1.

2.

1.
1.1.
1.2.
1.3.

3.

Chương 3:Máy phát điện một chiềù
1.

2.

4

2.2. Mô men ......................................................................................................
3.

Giải các mạch điện một chiều ....................................................................

31
31

Chương 4:Máy biến áp
Khái niệm chung về máy biến áp ........................................................................

34

1.1. Định nghĩa .................................................................................................

Các định luật cảm ứng điện từ ....................................................................

34
34
35
36

2.1. Định luật cảm ứng điện từ...................................................................................

36

2.2. Định luật lực điện từ ...........................................................................................

36

2.3. Định luật Jun-lenxơ ............................................................................................

36

Các loại máy biến áp...........................................................................................

37

3.1. Máy biến áp 1 pha ......................................................................................

37

3.2. Máy biến áp 3 pha ..............................................................................................

38

3.3. Các máy biến áp đặc biệt............................................................................

39

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại linh kiện điện tử...............................

41

1.1 Phân lọai .............................................................................................................

41

1.2 Diode ..................................................................................................................

41

1.3 Transistor BJT............................................................................................

44

1.4 Transistor MOSFET ...........................................................................................

46

1.5 Transistor IGBT ..................................................................................................

48

1.6 Thyristor SCR ............................................................................................

49

1.7 Triac ...................................................................................................................

50

1.8 Gate turn off thyristor GTO ................................................................................

51

Công dụng của các loại linh kiện điện tử, phạm vi ứng dụng ..............................

52

2.1. Diode .........................................................................................................

52

2.2. Transistor BJT ....................................................................................................

52

2.3. Transistor MOSFET ...........................................................................................

52

2.4. Transistor IGBT ..................................................................................................

53

2.5. Thyristor SCR.....................................................................................................

53

2.6. Triac ...................................................................................................................

53

2.7. Gate Turn off Thyristor GTO ..............................................................................

53

1.

1.2. Các đại lượngđịnh mức ..............................................................................
1.3. Công dụng của máy biến áp .......................................................................
2.

3.

Chương 5:Điện tử công nghiệp

1.

2.

Chương 6:Các thiết bị chỉnh lưu

1. Khái niệm chung về các loại chỉnh lưu 54
4

5


1.1. Khái niệm về chỉnh lưu .................................................................................. 54
1.2. Khái niệm về chỉnh lưu một pha .............................................................……54.
1.3. Khái niệm về chỉnh lưu ba pha ....................................................................... 55
1.4. Các bộ chỉnh lưu chứa diode - qui tắc phân tích mạch bộ chỉnh lưu tổng quát 55
2.

Chỉnh lưu một pha .......................................................................................... 55

2.1. Cấu tạo ........................................................................................................... 55
2.2. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................................... 56

3.

Chỉnh lưu ba pha ............................................................................................ 58

3.1. Cấu tạo ........................................................................................................... 58

3
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mô đun: Kỹ thuật điện-điện tử công nghiệp
Mã mô đun: MH11
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của Mơn học:
- Vị trí: Mơ đun này được bổ trí sau khi học xong môn Cơ kỹ thuật và học song
song với mơn học Kỹ thuật an tồn và bảo hộ lao động và học trước các môn học ,
mô đun chun mơn khác.
- Tính chất: Là mơn học Kỹ thuật cơ sơ , thuộc các môn học đào tạo nghề bắt buộc.
- Ý nghĩa, vai trị: Mơn học Kỹ thuật điện điện tử cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng trong
quá trình học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử. Nó cung cấp cho học viên những kiến
thức và kỹ năng cần thiết. Trong khóa học này, sinh viên sẽ học về các phương pháp cơ bản
để thiết kế, vận hành và bảo trì các hệ thống điện tử, bao gồm các phần cứng, phần mềm và
các linh kiện điện tử. Các chủ đề sẽ được trình bày dưới hình thức lý thuyết và thực hành,
giúp các sinh viên có cơ hội tiếp cận với các thiết bị điện tử thực tế và các công nghệ tiên
tiến.
- Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ trung cấp nghề Hàn.
+ kiến thức:
A1. Trình bày được các tiêu chuẩn hình thành bản vẽ kỹ thuật;
A2. Trình bày được các nội dung cơ bản của hình học hoạ hình;
+ kỹ năng:
B1. Rèn luyện kỹ năng các phương pháp vẽ cơ bản
B2. Vẽ và đọc được các dạng sơ đồ điện như: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lắp đặt, sơ đồ nối
dây, sơ đồ đơn tuyến...

+ Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc.

6


C2. Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người và thiết bị.
1. Chương trình khung nghề Hàn.
MÃ
MH,
MĐ
Tên mơn học, mơ đun

Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó
Lý
Thực Kiểm
thuyết hành
tra
94
148
13

Tín
chỉ

Tổng
số

12

255

2
1
1

30
15
30

15
9
4

13
5
24

2
1
2

2
2

45
45

21

15

21
29

3
1

4

90

30

56

4

66

1650

468

1047

135

4

60

20

35

5

3

45

24

14

7

3

45

25

13

7

Cơ kỹ thuật
Kỹ thuật điện – Điện tử cơng

nghiệp
Kỹ thuật an tồn và bảo hộ lao động

4

60

40

12

8

3

45

27

11

7

2

30

13

11

6

5

75

30

41

4

2

60

20

36

4

MĐ 15

Quy trình hàn
Kiểm tra và đánh giá chất lượng
mối hàn theo tiêu chuẩn quốc tế
Chế tạo phôi hàn

4

90

20

62

8

MĐ 16

Gá lắp kết cấu hàn

2

60

15

38

7

MĐ 17

Hàn hồ quang tay cơ bản

8

240

64

162

14

MĐ 18

Hàn hồ quang tay nâng cao

6

180

20

151

9

MĐ 19

Hàn khí

2

60

15

41

4

MĐ 20

Hàn MIG/MAG cơ bản

4

120

21

90

9

MĐ 21

Hàn TIG cơ bản

3

90

18

64

8

MĐ 22

Hàn ống

4

120

19

90

11

I

Các mơn học chung

MH 01

Chính trị

MH 02
MH 03
MH 04

Pháp luật
Giáo dục thể chất
Giáo dục quốc phòng - An ninh

MH 05
MH 06

Tin học
Ngoại ngữ (Anh văn)

II
MH 07
MH 08
MH 09
MH 10
MH 11
MH 12
MH 13
MĐ 14

Các môn học, mô đun chun
mơn ngành, nghề
Vẽ kỹ thuật cơ khí
Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ
thuật
Vật liệu cơ khí

7

MĐ 23
MĐ24

Hàn hồ quang dây lõi thuốc
(FCAW) cơ bản
Thực tập sản xuất
Tổng số:

3

90

24

58

8

4
78

180
1905

53
562

118
1195

9
148

2. Chương trình chi tiết mơn học:

Số
TT

1
2

Thời gian
Tổng Lý
số
thuyết

Kiểm
tra*
(LT
hoặc
TH)

1

Thực
hành, thí
nghiệm,
thảo
luận, bài
tập

0

4

1

0

1

0

1

1

0

1

1

Tên chương mục

Mở đầu.
1
Chương1: Khái niệm về dịng
điện, các định luật cơ bản để giải 5
mạch điện xoay chiều một pha.
1.

Khái niệm về dòng điện
1
một chiều, xoay chiều.

3

4

2.
Các đại lượng đặc trưng cho
mạch điện.
3.
Định luật Ôm và các đại
lượng đặc trưng.
4.
Giải các mạch điện xoay
chiều một pha bằng định luật
Ôm.
Chương2:Mạch điện xoay chiều 3
pha.
1.
Khái niệm chung về mạch
điện xoay chiều 3 pha.
2.
Cấu tạo, nguyên lý làm việc
của máy phát điện một chiều.
3.
Động cơ điện một chiều.
Chương3:Máy phát điện một
chiều

1.
Khái niệm chung về máy
phát điện một chiều
2.
Các đại lượng đặc trưng cho
dòng điện một chiều, xoay chiều.
3.
Giải các mạch điện xoay
chiều 3 pha đối xứng.

2

0

0
0

1

1

5

4

1

0

1

1

0

0

2

2

0

0

2

1

1

0

7

4

2

1

1

1

0

0

3

2

1

0

3

2

1

1

8


5

6

7

8

9

Chương4:Máy phát điện xoay
chiều.
1.
Khái niệm chung về máy
phát điện xoay chiều 3 pha.
2.
Động cơ điện xoay chiều.
3.
Phương pháp khởi động,
đảo chiều quay, điều chỉnh tốc
độ.
Chương5:Máy biến áp.
1.
Khái niệm chung về máy
biến áp.
2.
Các định luật cảm ứng điện
từ.
3.
Các loại máy biến áp.
Chương6:Điện tử công nghiệp.
1.

Cấu tạo và nguyên lý làm
việc của các loại linh kiện điện
tử.
2.
Công dụng của các loại linh
kiện điện tử, phạm vi ứng dụng.
Chương7:Các thiết bị chỉnh lưu.
1.
Khái niệm chung về các
loại chỉnh lưu.
2.
Chỉnh lưu một pha.
3.
Chỉnh lưu ba pha.
Kiểm tra kết thúc
Cộng

5

3

2

0

1

1

0

0

2

1

1

0

2

1

1

0

7

4

2

1

1

1

0

0

2

2

0

0

4
5

1
4

2
1

1
0

2

2

0

0

3

2

1

0

6

3

2

1

1

1

2
3
4
45

1
1

1
1

27

11

0
0
1
4
7

+ Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào
giờ thực hành.
3. Điều kiện thực hiện mơn học:
3.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phịng học chuẩn
3.2. Trang thiết bị dạy học:,máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ....
3.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, bộ dụng cụ
nghề điện, điện tử, hàn …
3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện tử cơng suất trong
nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp.
4. Nội dung và phương pháp đánh giá:
4.1. Nội dung:

9


- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- 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 môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
4.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mơn học như sau:
4.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thơng tư số
09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã
hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau:
Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học

Trọng số
40%
60%

4.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương pháp Phương pháp
đánh giá
tổ chức

Hình thức
kiểm tra

Thường
xuyên

Chuẩn đầu ra
đánh giá

Viết/
Tự luận/
A1, C1, C2
Thuyết trình Trắc nghiệm/
Báo cáo
Định kỳ
Viết và
Tự luận/
A2, B1, C1, C2
thực hành Trắc nghiệm/
thực hành
Kết thúc môn
Vấn đáp và
Vấn đáp và A1, A2, A3, B1,
học
thực hành
thực hành
B2, C1, C2,
trên mơ
hình
4.2.3. Cách tính điểm

10

Số
cột
1

Thời
điểm
kiểm tra
Sau 5 giờ.

7

Sau 12
giờ

1

Sau 45
giờ


- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm
10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân
với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm trịn đến một chữ số thập
phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo
5. Hướng dẫn thực hiện môn học
5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp nghề Hàn
5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
5.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình

ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm….
* Thực hành:
- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.
- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng
dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.
- Sử dụng các mơ hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm tìm
hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung,
ghi chép và viết báo cáo nhóm.
5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp
nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả
- Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích
hợp phải học lại mơ đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo
nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận
trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội
dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hồn thiện tốt nhất tồn bộ chủ
đề thảo luận của nhóm.
11


- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
6. Tài liệu tham khảo:
[1] . Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh- Kỹ thuật điện (lý thuyết và 100 bài giải)[2] . NXBKHKT 1995.
[3] . Hồng Hữu Thận-Đo lường máy điện và khí cụ điện - NXBKHKT 1982

[4] . Trần Minh Sở- Kỹ thuật điện - NXBGD 2001.
[5] . Đỗ Xuân Thụ- Kỹ thuật điện tử- NXBGD 2004.

Bài 1:Khái niệm về dòng điện, Các định luật cơ bản
để giải mạch điện xoay chiều một pha
Mã bài: MH 11-01
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều, định luật ôm và
các đại lượng đặc trưng.
- Giải đúng các bài toán mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật ơm.
- Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập.
Nội dung:
Ạ
Ạ
Ạ
.Khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều.
1.1. Khái niệm và nguyên lý sản sinh ra dòng điện 1 chiều
1.1.1. Khái niệm

Mạch điện gồm các thiết bị điện ghép lại với nhau tạo thành vịng kín
nhờ các dây dẫn
Các phần tử chính của mạch điện:
- Nguồn điện: là các thiết bị điện phát ra năng lượng để cấp cho các thiết bị
khác trong mạch
Một số nguồn điện dân dụng cơ bản: pin, ắcquy, máy phát điện ...

- Phụ tải: là các thiết bị tiêu thụ điện năng
Một số loại thiết bị tiêu thụ điện: quạt, bàn là, đèn ...

12

- Dây dẫn: nối nguồn với phụ tải hoặc các tải với nhau *) Cấu trúc của mạch

điện
- Nhánh: là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp với nhau, trong đó có
cùng một dịng điện chạy qua
- Nút: là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên)
- Mạch vòng: là một lối đi khép kín qua các nhánh

Từ sơ đồ trên hình vẽ ta thấy:
- Số nhánh của mạch điện là 3(m= 3)
- Số điểm nút của mạch điện là 2 (n=2 )
- Số vòng của mạch điện là 3
1.1.2. Nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều
Nguồn điện là thiết bị duy trì dịng điện trong đoạn mạch, muốn vậy ta
cần duy trì điện áp ở hai đầu nguồn điện
Nguồn điện nào cũng có hai cực, là cực dương (+) và cực âm (-), giữa
hai cực đó ln có một hiệu điện thế được duy trì. Để tạo ra các điện cực như
vậy trong nguồn điện phải có lực thực hiện cơng để tách các electron ra khỏi
các phần tử trung hòa rồi chuyển các electron hoặc các iôn dương được tạo
thành như thế ra khỏi mỗi cực
Khi nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn, tạo thành mạch kín thì trong
mạch đó có dịng điện
1.2. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều

13


1.2.1 Định nghĩa và sự sản sinh ra sức điện động xoay chiều hình sin.

Hiện nay ở nước ta nguồn điện xoay chiều thường được tạo ra từ các
nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện trên cả nước, trong đó nhà máy thuỷ điện đóng
một vai trị rất lớn đối với nền kinh tế quốc dân.
Mạch điện xoay chiều hình sin một pha là mạch điện trong đó có một
hoặc một số nguồn điện xoay chiều có cùng tần số và góc pha ban đầu.
Dịng điện xoay chiều thường biến đổi tuần hoàn, nghĩa là sau một
khoảng thời gian nhất định nó sẽ lặp lại q trình biến thiên như cũ, quá trình
biến thiên này theo hàm số sin được gọi là dịng điện xoay chiều hình sin.
Như vậy: Dịng điện xoay chiều hình sin là dịng điện có chiều và trị số
thay đổi theo thời gian, theo quy luật hàm số sin nhưng vẫn giữ nguyên tần
số.
1.2.2 Cách tạo ra dịng điện xoay chiều
a. Ngun lí máy phát điện xoay chiều một pha
Cấu tạo:
Gồm phần cảm là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, phần ứng là khung dây
thống vịng tiếp xúc chổi than

Ngun lí làm việc
+) Cho khung dây ( a, b, c, d) quay trong từ trường, lúc đó trong khung dây xuất
hiện suất điện động cảm ứng ( theo định nghĩa cảm ứng điện từ ), chiều của
sức điện động này xác định theo quy tắc bàn tay phải ( như hình vẽ). Nếu nối
tải ta có dịng điện
+ Nếu quay khung dây 1800 thì sức điện động trong khung dây đổi chiều dòng
điện qua phụ tải cũng đổi chiều
Kết luận: Với nguyên lí làm việc trên dòng điên qua phụ tải là dòng điện xoay chiều
b. Thành lập biểu thức sức điện động xoay chiều Cách thành lập
Sức điện động hình sin được tạo ra trong một máy phát điện xoay
chiều một pha kí hiệu la E. Để tính tốn sức điện động này ta giả thiết như
sau:

+ Hệ thống cực từ ở phần cảm được chế tạo sao cho cảm ứng từ B phân bố theo
quy luật hình sin
Biểu thức: B = Bm . sin® t
+ Khi máy phát điện làm việc khung dây quay với vận tốc V ta có biểu thức: e
= 2 Bm. l. sin® t.
Nếu khung dây quay với w vịng thì

14


e = 2 Bm. l. w.sin® t.^ e = Em sin®t.
Như vậy nếu phần cảm B biến thiên theo quy luật hàm số sin thì 2 đầu khung dây
cũng được một sức điện động biến thiên theo quy luật hàm số sin
Biểu diễn bằng đồ thị
Để biểu diễn hàm số sức điện động bằng đồ thị ta xét một số giá trị tại
các thời điểm đặc biệt
®t — 0 —— 6t — 0 _ _ n
®t — — et — Em
2

t

m

®t — n — e t — 0
® — 3^ e — - E
®t — — t
m
2
at = 2.n ^ et = 0

Đồ thị trên trên được gọi là đồ thị dạng sóng

15


UR
2. Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện.
2.1. Dòng điện

Dịng điện i có trị số bằng tốc độ biến thiên của điện lượng Q qua tiết diện ngang của

vât dẫn I = — đơn vị là Ampe, A
dt
0

(.-)-=> I
< ----------

Ị

Người ta quy định chiều của dòng điện chạy trong vât dẫn ngược chiều với chiều chuyển động của điện
tử (hình vẽ)
2.2. Điện áp
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế ẹ. Hiệu diện giữa hai điểm gọi là điện áp U, đơn vị vơn, V
B

A

•-

>
UA
Điện áp giữa hai điểm A và B trên hình vẽ là:
U
AB = V A -Ọ B
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp Điện áp giữa hai cực
của nguồn điện khi hở mạch ngồi (dịng điện I = 0) được gọi là sức điện động E
3. Công suất.
Công suất của nguồn sức điện động là: P = E.I
Công suất của mạch ngồi là:
P = U.I
Đơn vị cơng suất là óat, W
. Sức điện động E
Sức điện động E là phần tử lí tưởng, có trị số bằng điện áp U đo được giữa hai cực của guồn khi
hở mạch ngoài. Chiều của sức điện động quy ước từ điện thế thấp đến điện thế cao ( từ cực âm tới cực
dường )

16


Kí hiệu nguồn sức điện động
Chiều của điện áp quy ước từ điện thế cao đến điện thế thấp, do đó nếu theo hình vẽ thì ta có:
U=E
4. Định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng.

* Định luật Ôm cho đoạn mạch
Cho đoạn mạch như hình vẽ
A

1

z3

B

U
Ta có R là điện trở của vật dẫn, I là cường độ dòng điện, U là hiệu điện thế
Nếu hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế thì có dịng điện chạy qua vật dẫn. Cường độ dòng điện I trong
vật dẫn phụ thuộc vào hiệu điện thế 2 đầu vật dẫn đó
Định luật : Cường độ dịng điện chạy qua một đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện áp ở 2 đầu đoạn mạch và
tỉ lệ nghịch với điện trở trên đoạn mạch đó
* Định luật Ơm cho đoạn mạch khép kín
Mạch điện kín đơn giản nhất gồm một nguồn điện (pin, ắcquy hoặc máy phát điện) và một điện
trở R, là diện trở tương đương của mạch ngoài bao gồm các vật dẫn nối liề hai cực của nguồn điện gọi là
điện trở ngồi. Nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r Định luật Ôm đối với tồn mạch được
phát biểu như sau:
Cường độ dịng điện trong mạch tỉ lệ thuận với sức điện động của nguồn và tỉ lệ nghịch với tổng trở
của mạch
Biểu thức:
I

E

( r là điện trở trong của nguồn điện)
R+ E
với R
I =
d
rR+r+
Rd

Nếu kể đến đến điện trở dây thì dịng điện
p điện trở suất của vật dẫn
Chú ý: Hiện tượng đoản mạch: Nếu điện trở mạch ngồi khơng đáng kể R « 0 thì theo cơng thức trên cường
độ dịng điện sẽ lớn nhất và chỉ phụ thuộc vào sức điện động E và r của nguồn điện:
I = EE
r

1 = - (A)
R

Cơng thức trên có thể viết dưới dạng:
R =U / I (Q)
Định luật này giúp ta xác định điện trở R của một vật dẫn nếu biết cường độ dòng điện I đi qua vật dẫn, khi hiệu
điện thế ở hai đầu vật dẫn là U

17


Ta nói nguồn điện bị đoản mạch
* Định luật Ơm với mạch có chứa nguồn
Xét nhánh mạch có E và R như
hình vẽ
Ui
U2 U3
o

U4
-o

U
Biểu thức tính điện áp U: U = Ul + U 2 + U 3 + U 4
= Rl.1 - E1 + R2I - E2 = (R1 + R2)I - (E1 + E2)
Vậy:
U = (X R).I-Z E
Từ đây ta có biểu thức để tính cường độ dịng điện:
U
+ỵ E
„

XR .

5. Giải các mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật Ôm.
5.1 Mạch điện thuần điện trở

Mạch điện xoay chiều thuần trở là mạch điện mà phụ tải của nó là các điện trở thuần tuý (hay
điện trở lí tưởng )
Giả sử ta đặt vào 2 đầu đoạn mạch 1 điện áp có phương trình:
U = Umax. sin( C t + ọ u ) thì trong mạch cũng có dịng điện xoay chiều có dạng I = Imax. sin( C t +
ọi)
m-

U

R

Vậy theo định luật Ôm ta có I = U / R
Um. sin(c + O)
R
^ i = Imax. sin( C t + ọ )

18


Kết luận: Trong mạch điện xoay chiều thuần trở thì điện áp và dịng điện cùng pha nhau và có trị số U R =
I. R. Như vậy điện năng trên biến trở biến thành nhiệt năng và công suất tiêu thụ trênn điện trở đựơc gọi
là công suất tác dụng P = U. I = 12. R (W)
5.2 Mạch điện thuần điện cảm Định nghĩa
Mạch điện xoay chiều thuần cảm là mạch điện duy nhất chỉ có một điện cảm L thuần tuý, còn

các thành phần khác R và C coi như bằng 0
Tính chất
*Ta xét mạch điện có L :
Giả sử đặt vào 2 đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có phương trình U = Umax.sin (ct +
ọ + 900)
thì trong mạch có dịng điện xoay chiều có phương trình I= Imax.sin (ct + ọi) và lúc
này dòng điện biến thiên qua cuộn dây L lại xuất hiện sức điện động cảm ứng
Ai _ T Am.sinat
'T T _ LT -T
e L = —- = - L. —^------ . Vậy ta có U + I = I
L
g
At
At
Theo định luật kiếchơp2 cho mạch kín thì U + E = 0 ^ U = E
Kết luận: Trong mạch thuần cảm thì điện áp của nguồn ln ln cân bằng với sức điện động cảm ứng sinh
ra trong cuộn dây, nghĩa là về trị số bằng nhau nhưng đối pha nhau
* Quan hệ U,I
Điện áp vượt pha so với dòng điện một góc n / 2 Về trị số: U, = I. X,
Vậy X, = a . L = 2.n.f, L

iì

19


I
n/2
—►
t

0
5.3 Mạch điện thuần điện dung

* Đối với mạch điện xoay chiều thuần dung
Với dòng một chiều chỉ bỏ qua tụ lúc nạp và phóng, ở mạch xoay chiều dịng điện tồn tại lâu dài,
vì mạch chưa có tụ điện nên toàn bộ điện áp của nguồn được đặt vào tụ
Utụ = U
Ở 1/4 chu kì đầu tiên của điện áp trị số tăng từ 0 đến giá trị cực đại (+), tụ điện bắt đầu nạp điện, điên
áp trên tụ tăng dần, dòng điện giảm dần từ cực đại về 0, i =
e = d v /d T

Như vậy, đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của tụ điện được gọi là dung kháng. Điện dung lớn thì sự
cản trở nhỏ và ngược lại điện dung nhỏ thì có sự cản
trở lớn
Xc=—=—
o.c
2—.l.c
Khi tần số tăng,dung kháng giảm dung lượng tăng Nếu U = Umax.sin(ot
+ ọ) ^ i = e. d v / d = e.Umax.sinot
i(+) = e.o. U.sin(coi + — ) =Imax.sin (ot + — )

Trong đó: I m ax=
U,

a , ..C ^ I m = U m ax/ X c = U m
x o ax.1/o..C

*Kết luận: Trong mạch điện xoay chiều thuần dung dòng điện nhanh pha hơn điện áp 1 góc 90 0
Cơng suất trên mạch thuần dung là quá trình biến đổi năng lượng giữa nguồn với tụ điện dưới
dạng năng lượng điện trường được gọi là cơng suất phản kháng
Kí hiệu Q c, Qc= I 2 . X c = I c . U c ^ I c = -X X
c

20