Tải bản đầy đủ

giáo trình môn điện kỹ thuật

Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Chương 1 TĨNH ĐIỆN
1.1. Khái niệm về điện tích và điện trường.
1.1.1. Điện tích
Tất cả các vật thể được cấu tạo bởi các nguyên tử, mỗi nguyên tử gồm
một hạt nhân tích điện dương và các điện tử tích điện âm, quay quanh hạt nhân
và ở trạng thái liên kết. Ngược lại điện từ cũng có thể thoát ra khỏi sự ràng buộc
với hạt nhân để trở thành điện từ tự do chuyển động hổn loạn giữa các nguyên tử
và phân tử. Bình thường nguyên tử và phân tử trung hòa về điện. khi mất bớt
điện tử, chúng trở thành ion dương và ngược lại là chúng trở thành ion âm (điện
tích âm)
- Điện tử, ion dương, ion âm gọi chung là điện tích .
- Bình thường vật thể trung hoà về điện, điện tích âm và dương phân bố
đồng đều cho nhau .
- Nếu dùng một tác nhân nào đó chẳng hạng như ma sát để truyền thêm
hay làm mất bớt một số điện tử của vật thể thì nó mất tính trung hoà trở thành
vật tích điện.
- Lượng điện tích mà vật thể thêm hay mất bớt, để trở thành vật tích điện
gọi là điện lượng (hay điện tích)
- Ký hiệu điện tích:q (hoặc Q )

- Đơn vị điện tích: c ( hoặc C )
1.1.2 . Điện trường
- Khoảng không gian bao quanh một điện tích mà ở đó có lực tác dụng
của điện tích đó lên các điện tích khác gọi là điện trường .
- Điện trường của điện tích không chuyển động gọi là điện trường tỉnh
điện.
 Định luật culông
- Xét 2 điện tích Q1, Q2 đặt cách nhauQ
1 khoảng R, 2 điên tích này sẽ tác dụng

A

1

Q2

F12

lên nhau. Các lực đẩy (nếu cùng dấu)
Hình 1.1

và lực hút (nếu trái dấu)
- Lực tác dụng giữa các điện tích đứng

R

Q1 .Q2
2
yên gọi là lực tỉnh điện. F12 = 4πε t .R

: hằng số điện môi tuyệt đối của môi trường đặt Q1 Q2.

t

Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 1


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử


Định luật culông: Lực tỉnh điện có phương và phương nối tâm hai điện
tích, có cường độ tỉ lệ thuận với hai điện tích, tỉ lệ nghịch với bình phương
khoảng cách giữa hai điện tích và phụ thuộc vào môi trường đặt điện tích.
 Định nghĩa và tính chất của điện trường.
Định nghĩa: Khoảng không gian bao quanh một điện tích mà ở đó có lực
tác dụng của điện tích dó lên các điện tích khác goi là điện trường. Điện trường
của điện tích không chuyển động gọi là điện trường tỉnh điện.
 Tính chất
• Cường độ điện trường và đường sức điện trường.
Xét lại hình 1.2
Giả sử chưa có Q2 thì khoảng không gian
bao quanh Q1 (gồm điểm A là điểm đặt Q2 )
Vẫn tồn tại điện trường gọi là điện trường Q1

A

Q2

F12

Q1
Hình 1.2

Nếu như có một điện tích khác chẳng hạn
R

như Q2 vào điện trường Q1 sẽ xuất hiện lực
tĩnh điện F12 càng lớn, nhưng tỉ số giữa F12
và Q2 không phụ thuộc vào Q2 mà đặc trưng

cho tác dụng lực của điện trường Q1 tại điểm A gọi là cường độ điện trường.
F12

Q

Ký hiệu: = Q = 1 2
4πεR
2

Hình 1.3

Cường độ điện trường của một điện tích điểm tỉ lệ thuận với điện tích đó,
tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm xét tới điện tích điểm và phụ
thuộc môi trường đặt điểm tỉnh hay: Cường độ điện trường là đại lượng đặc
trưng cho độ mạnh của điện trường, đo bằng tỉ số giữa lực tác dụng của điện
trường lên điện tích điểm đặt trong trường tại điểm tình cường độ với chính điện
tích điểm đó.
F

Tổng quát: = Q(q)

(lực điện trường tác dụng lên q)

- Lực là một đại lượng vectơ nên cường độ điện trường cũng là đại lượng
vectơ .
- Phương và chiều của cường độ điện trường cùng phương và chiều với lực
tác dụng lên điện tích dương (hay phương của cường độ điện trường là đường
thẳng nối điện tích tới điểm xét)
Cường độ điện trường của điện tích + có chiều rời khỏi điện tích, còn điện
tích âm sẽ vào điện tích.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 2


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Lực điện trường Q1 tác dụng lên điện tích Q2 là
F12 =

Q2

- Lực điện trường Q2 tác dụng lên điện tích Q1 là
F21 =

Q1

- Cường độ điện trường của Q2
2

Q2

= 4πε R 2
t
• Đường sức điện trường

Hình 1.4

Là đường cong vẽ trong điện trường, tiếp xúc với vectơ cường độ điện
trường và tại những điểm khác nhau.
• Điện trường đều
Là điện trường có cường độ tại mọi
điểm cùng trị số và cùng hướng.Ví dụ,
điện trường giữa 2 bản phẳng tích điện
1.2. Điện thể – hiệu điện thế
1.2.1. Công của lực điện trường.

Hình 1.5

Tại một điểm A trong một điện trường
đều có đặt một điện tích thử q (+).
Công của lực điện trường F làm q di
chuyển từ bản cực (+) đến bản cực (-)
theo đường AB là A AB = F.AB = F.d =
q.ε.d
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 3
Hình 1.6


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Công của lực điện trường F làm q di chuyển theo
đường AC là
AAC = F.AC.cosα = F.AB = F.d = q.ε.d. Công
của lực điện trường F làm q di chuyển theo đường
ADB là
AADB = AAD + ADB = F.AD.cosα1 + F.DB.cosα2 = F.d1 + F.d2 = F.AB = F.d =
q.ε.d
Vậy, trong điện trường đều, công của lực điện trường không phụ thuộc
dạng đường đi, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và vị trí điểm cuối của
đoạn đường đi, và có trị số là
AAB = AAC = AADB = q.ε.d ( J )
Với q ( C ) là độ lớn của điện tích
di chuyển trong điện trường ; ε
( V/m ) là cường độ điện trường ; d
( m ) là khoảng cách giữa 2 bản
cực .
Hình 1.7

1.2.2. Điện thế
 Định nghĩa: Để xác định thế của điện trường hay điện thế, ta cần quy
ước chọn một điểm làm mốc. Đối với điện trường, người ta chọn điểm
mốc là một điểm ở vô cực, vì tại đó :r = ∞



F=

k . q. Q
=0 →
r2

ε=

F
=0
q

tức là điện thế tại vô cực bằng 0 .
Người ta định nghĩa , điện thế tại A là công của lực điện trường F làm di chuyển
một điện tích +1 C từ A ra vô cực .
Gọi AA∞ là công của lực điện trường F làm di chuyển một điện tích q(+) từ A
ra vô cực, và ϕA là điện thế tại A,
Theo địmh nghĩa của điện thế tại một điểm, ta có:
ϕA =

A A∞
q

Điện thế tại một điểm: Nếu Q là điện tích gây ra điện trường, và rA là khoảng
cách từ Q đến điểm đang xét A, thì điện thế tại A là
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 4


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

ϕA =

Q
A A∞
=
k.
rA
q

(V)

Nhận xét: Điện thế tại một điểm luôn luôn tỉ lệ với điện tích gây ra điện
trường Q, và có trị số (+), (-) hoặc bằng 0 tùy theo Q có điện tích (+), (-) hay
bằng 0.
1.2.3. Hiệu điện thế ( Điện áp )
 Định nghĩa: Giả sử dưới tác dụng của lực điện trường F, một điện tích
(+) di chuyển từ B qua C ra vô cực. Khi đó, công của lực F đã thực hiện

AB∞ = ABC + AC∞
⇒ AB∞ - AC∞ = ABC
Hay:

A B∞
A C∞
A BC
=
q
q
q
A BC

⇒ ϕB - ϕC = q

( ϕB - ϕC ) được gọi là hiệu điện thế hay điện áp giữa 2 điểm B và C, ký
hiệu UBC, hoặc tổng quát hơn U. Ta có:
A BC

A

U = UBC = ϕB - ϕC = q

= q (V)

A

Cho q = 1 C thì U = q = A.
Vậy, điện áp giữa 2 điểm là công mà lực điện trường thực hiện khi làm di
chuyển một đơn vị điện tích từ điểm này đến điểm kia.
Quan hệ giữa điện áp và cường độ điện trường: Trong điện trường đều, ta có:
AAB = F.AB = q.ε.AB
Gọi UAB là điện áp giữa 2 điểm A và B, ta có :
AAB = UAB.q
⇒ UAB = ε&.AB

(V)

hay

Cho UAB = 1 V, AB = 1 m thì ε =

ε=

U AB
AB

( V/m )

U AB
1V
=
= 1 V/m.
1m
AB

Vậy, Vôn/mét là cường độ của một điện trường đều mà điện áp dọc theo
mỗi mét đường sức là 1 Vôn.
Ví dụ 1.1: Hai lá kim loại mỏng A, B,
ép sát vào một tờ giấy cách điện và đặt vào
điện áp 20 V. Giấy dày 0,1 mm. Tính cường
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 5
Hình 1.8


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

độ điện trường giữa 2 lá kim loại.
Giải : Điện trường ε đều nên:
20
U AB
=
= 200000 V/m
0,110
. −3
AB

ε=

Chú ý :
* Điện tích (+) luôn luôn di chuyển từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện
thế thấp, còn điện tử thì di chuyển theo chiều ngược lại .
* Chỉ có điện áp mới có giá trị xác định, còn điện thế thì có giá trị tùy
thuộc điểm mốc đã chọn .
* Điện thế tại một điểm chính là điện áp giữa điểm đó với một điểm ở vô
cực.
* Tập hợp các điểm có cùng điện thế tạo thành một mặt gọi là mặt đẳng
thế.

1.3. Điện dung
1.3.1. Điện dung vật dẫn
 Định nghĩa: Vì ϕ = k

Q
, nghĩa là điện thế tỉ lệ với điện tích gây ra điện
r

trường , do đó khi vật dẫn nhiễm điện có điện tích tăng lên thì điện thế
Q

của nó cũng tăng theo, nhưng tỉ số ϕ luôn luôn là hằng số. Hằng số đó,
ký hiệu là C, và được gọi là điện dung vật dẫn :
Q

C= ϕ
Q

Q

Cho ϕ = 1V thì C = ϕ = = Q .
1
Vậy, khi điện thế là 1 Vôn thì lượng điện tích vào vật dẫn chính là điện dung
của nó.
Suy ra, cùng một điện thế, vật dẫn có điện dung càng lớn thì tích điện càng
nhiều.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 6


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

 Đơn vị: Cho ϕ = 1V, Q = 1 C thì C = 1 đơn vị điện dung, gọi là Fara, ký
hiệu F
Vậy, Fara là điện dung của vật dẫn khi đặt vào điện thế 1 Vôn nó tích
được một lượng điện là 1 Culông:
1F =

1C
1V

Vì Fara là một đơn vị quá lớn nên người ta thường dùng các ước của Fara
:
*0

Micrôfara : 1µF = 10-6 F

*1

Nanôfara : 1nF = 10-9 F = 10-3 µF

*2

Picôfara

: 1pF = 10-12 F = 10-6 µF = 10-3 nF

1.3.2. Tụ điện
 Định nghĩa
- Hai vật dẫn đặt gần nhau và cách nhau
bởi một lớp điện môi tạo thành một tụ điện.
Xét một tụ điện phẳng gồm 2 bản

Hình 1.11

cực cách nhau bởi một lớp điện môi là
giấy, mica, hoặc sứ ...
Muốn tích điện cho tụ, ta có nhiều cách :
- Nối 2 bản cực của tụ với 2 cực của
nguồn điện ( tích điện nhờ công của
nguồn điện ) .
- Nối một bản cực của tụ với một vật đã nhiễm điện, bản cực còn lại nối với đất(
tích điện do tiếp xúc và hưởng ứng ).
Hai bản cực của tụ luôn luôn tích điện trái dấu, và khi tụ đã tích điện, nếu
nối 2 bản cực bằng một dây dẫn thì tụ sẽ phóng điện cho đến khi hết điện
 Điện dung của tụ điện
C=
Với tụ phẳng:
Hay:

( điện tích của tụ )

Q
U

( điện áp trên 2 bản cực )
1
εS
1 S
9 .
C = k . 4πd = 9.10 4πd

C = 8,86.10-12

εS
d

(F)

Trong đó : ε là hằng số điện môi .
S là diện tích bản cực, tính bằng m2.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 7


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

d là khoảng cách giữa 2 bản cực, tính bằng m .
Ví dụ 1.2: Tụ 10µF đặt vào điện áp 500 V thì điện tích trên mỗi bản cực là bao
nhiêu ?
Giải : Điện tích trên mỗi bản cực của tụ là
Q = C.U = 10.10-6 x 500 = 5.10-3 C
 Ghép tụ điện
*3

Ghép song song

Hình 1.12

Là ghép các cực cùng tên với nhau, và đặt vào một điện áp U chung.
Vì các tụ đều có chung một điện áp U nên:
Q1 = C1.U, Q2 = C2.U, ... , Qn = Cn.U
Gọi CBộ và QBộ là điện dung và điện áp của cả bộ (còn gọi là tụ tương
đương), ta có:
QBộ = Q1 + Q2 + ... + Qn = U ( C1 + C2 + ... + Cn )

(1)

Mặt khác, đối vớ tụ tương đương, ta có:
QBộ = U.CBộ
( 1 ) và ( 2 ) cho ta :

(2)

CBộ = C1 + C2 + ... + Cn

Vậy, ghép song song dùng khi cần một bộ tụ có điện dung lớn.
Chú ý: Nếu C1 = C2 = ... = Cn = C thì

CBộ = nC

Ví dụ 1.3: Cần ghép mấy tụ 0,22 µF - 400 V để có bộ tụ làm việc với điện
áp 400 V, điện dung 3,3 µF ?
Giải: Vì điện áp bộ tụ bằng điện áp các tụ cần ghép nên ta có thể ghép
song song các tụ. Số tụ cần ghép là
n=

3,3
C Bo
=
= 15 (cái )
0,22
C

Vậy, muốn có bộ tụ 3,3 µF - 400 V thì phải ghép song song 15 tụ 0,22 µF 400V.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 8


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

*4

Ghép nối tiếp

Là ghép bản cực âm của tụ trước với bản cực dương của tụ sau, và bản
cực dương của tụ đầu với bản cực âm của tụ cuối sẽ là 2 bản cực của cả bộ.

Hình 1.13

Với cách ghép này thì điện tích trên mỗi tụ đều bằng nhau và bằng điện tích của
cả bộ:
Q1 = Q2 = ... = QBộ = Q
Gọi U1, U2, ... , Un là điện áp trên từng tụ, và U là điện áp trên 2 cực của bộ tụ,
ta có:
U = U1 + U2 + ... + Un
Biết :

Q

Q

Q

U1 = C ; U2 = C ; ... ; Un = C
1
2
n



1

1

1

U = Q ( C + C + ... + C )
1
2
n

(3)

Mặt khác, đối với tụ tương đương , ta có :
1

U = Q. C
1

(4)

Bo

1

1

1

( 3 ) và ( 4 ) cho ta: C = C + C + ... + C
Bo
1
2
n
Vậy, ghép nối tiếp dùng khi cần một bộ tụ chịu được điện áp cao, nhưng
điện dung của cả bộ đạt được nhỏ hơn nhiều so với điện dung của mỗi tụ.
Chú ý: Nếu

C1 = C2 = ... = Cn = C thì

CBộ =

C
n

Ví dụ 1.4: Cần ghép mấy tụ 4µF - 150 V để đặt vào điện áp 600 V? Điện
dung của bộ tụ khi đó là bao nhiêu ?
Giải : Vì điện áp làm việc lớn hơn điện áp mỗi tụ nên phải ghép nối tiếp
các tụ. Và do các tụ có điện áp bằng nhau là Utụ = 150 V nên:

Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 9


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

U = nUtụ ⇒ 600 = n x 150 ⇒ n =

600
= 4 ( cái )
150

Vậy, số tụ cần ghép nối tiếp là 4 tụ .
Điện dung của bộ tụ là CBộ =

C
4
= = 1 µF .
n
4

1.4. Năng lượng điện trường
Năng lượng điện trường là năng lượng được tích lũy trong tụ điện khi tụ
được nạp điện . Khi tụ phóng điện, năng lượng này sẽ được giải phóng.
Gọi WE là năng lượng điện trường, ta có:
WE =

1
Q.U, biết Q = C.U
2

⇒ WE =

1
C.U2
2

(J)

Trong đó: C là điện dung của tụ điện, tính bằng F.
U là điện áp trên 2 cực tụ, tính bằng V.
Ví dụ 1.5: Một tụ 4 µF được tích điện đến điện áp 1 KV. Tính năng lượng
điện trường của tụ.
Giải: Năng lượng điện trường tụ tích lũy được là
WE =

1
1
C.U2 = .4.10-6(103)2 = 2 J
2
2

1.5. Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi
1.5.1. Vật dẫn trong điện trường.
 Hiện tượng .
Đặt vật dẫn vào trong điện trường giữa
2 bản cực tích điện trái dấu như hình vẽ bên .
Cường độ trường giữa 2 bản cực gọi
là cường độ trường ngoài: ng
Dưới tác dụng của ng các điện tử

Hình 1.14

tự do di chuyển ngược chiều điện
trường về phía đối diện với bản cực
dương. Phía còn lại đối diện với bản

Vật dẫn trong điện trường

cực âm sẽ tích điện âm sẽ tích điện dương. Bên trong vật dẫn hình thành một
điện trường mới gọi là điện trường phụ có cường độ f và có chiều ngược lại với
ng. Nên f có tác dụng khử, nếu f < ng thì điện từ vẫn tiếp tục phân bố lại –> f
tiếp tục tăng. Khi f = ng thì điện trường trong vật dẫn triệt tiêu, điện tích thôi
phân bố lai –> trạng thái cân bằng.
 Kết luận
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 10


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Khi đặt vật dẫn vào trong điện trường, trong vật dẫn có sự phân bố điện tích.
Cường độ điện trường bên trong vật dẫn bị triệt tiêu. Hiện tượng này gọi là hiện
tượng cảm ứng tỉnh điện.
E=0

 Ứng dụng
Dùng để chế tạo màn tỉnh điện. Khi
muốn tránh ảnh hưởng của điện trường đến một
thiết bị nào đó, người
ta đặt thiết bị đó trong một vỏ bọc bằng kim loại
gọi là màn tỉnh điện .
Do hiệu ứng phân bố lại điên tích
–> điện trường bên trong màn tỉnh điện bằng không.

Hình 1.15

1.5.2. Điện môi trong điện trường .
 Hiện tượng
Đăt điện môi thuộc loại không phân cực
vào trong điện trường. Điện trường sẽ
chuyển các lượng cực điện.
Các lưỡng cực điện phân tử điện môi không
phân cực thành các này sáp xếp theo
phương của đường sức điện. Đầu dương hướng về
phía cực âm, đầu âm hướng về phía cực dương, của

Hình 1.16

điện trường ngoài.
 Kết luận
Trong điện môi hình thành một điện trường mới gọi là điện trường phân
cực p.
Điện trường phân cực ngược hướng với điện trường ngoài. Nên có tác dụng khử
bớt
trường ngoài. Điện trường tổng hợp trong điện
môi có trị số: = ng – p
Nếu p = ng thì = 0 trong điện môi không con điện trường –> các phân tử
không thể phân cực được => Điện trường tổng hợp trong điên môi cùng hướng
với điện trường ngoài, có trị số trong khoảng: ng > > 0.
BÀI TẬP CHƯƠNG 1
Bài 1: Điện trường là gì ? Cường độ điện trường ? Vẽ các vectơ cường độ điện
trường ε1và ε2 và các vectơ lực hút hoặc đẩy do 2 điện tích Q1 và Q2 tàc dụng lên
q như hình vẽ:
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 11


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

ĐS bài 1:

Bài 2: Một thanh êbônit xát vào dạ nhận thêm 5.1010 điện tử. Tính điện tích của
nó.
ĐS bài 2: q = - 8.10-9C
Bài 3 : Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng d trong chân không. Lực tác
dụng sẽ thay đổi ra sao khi (a) một trong hai điện tích tăng gấp đôi (b) cả hai
điện tích đều giảm đi một nửa trị số ban đầu (c) hai điện tích có trị số không đổi,
nhưng khoảng cách tăng gấp đôi ?
ĐS bài 3: (a) tăng gấp đôi; (b) giảm 4 lần; (c) giảm 4 lần
Bài 4: Tính công thực hiện khi di chuyển một điện tích q = 5.10 -8C giữa hai
điểm của điện trường có điện áp 1200V.
ĐS bài 4 : A = 6.10-5J
Bài 5 : Một điện tích di chuyển từ điểm A đến điểm B trong điện trường đã thực
hiện một công là 2.10-6J. Biết điện tích q =
A, B .

2
.10-7C, tìm điện áp giữa hai điểm
3

ĐS bài 5: UAB = 30V

Bài 6: Một điện tích chuyển dời trong một điện trường giữa hai điểm có điện áp
3000V đã thực hiện một công là 1J. Tính độ lớn của điện tích .
10 −3
ĐS bài 6: q =
C
3

Bài 7: Tính cường độ điên trường và điện thế tại điểm M ở cách một điện tích
Q một khoảng d = 5cm, biết độ lớn của điện tích Q = - 9.10 -9C trong hai
trường hợp:
(a) điện tích trong không khí
(b) điện tích đặt trong nước có ε = 81.
ĐS bài 7: (a)

M

= 32400V/m ϕM = - 1620V
(b)

M

= 400V/m; ϕM = - 20V

Bài 8: Một vật tích điện có điện dung 0,05pF, điện áp 3K. Tính điện tích của vật
ĐS bài 8: Q = 1,5.10-10C
Bài 9: Một vật tích được điện tích 0,01C có điện thế 500V, Tính điện dung của
vật.
ĐS bài 9: C = 20µF
Bài 10: Hai tấm cực phẳng hình tròn, bán kính 40cm, đặt cách nhau 1cm trong
không khí . Tính điện dung của tụ .
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 12


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

ĐS bài 10: C = 0,44nF
Bài 11: Bốn tụ điện giống nhau (a) lần thứ nhất đấu song song (b) lần thứ hai
đấu nối tiếp . Biết điện dung mỗi tụ là C, Tìm điện dung của cả bộ tụ điện trong
hai trường hợp.
ĐS bài 11 : (a) Cbộ = 4C (b) Cbộ =

C
4

Bài 12: Cũng các tụ ở bài 11, người ta đấu nối tiếp từng 2 tụ, rồi đấu song song
chúng lại . Tính điện dung cả bộ .
ĐS bài 12: Cbộ = C
Bài 13: Tụ điện ở bài 10 được đặt vào điện áp 500. Tính điện tích trên bản cực
và cường độ điện trường trong tụ.
ĐS bài 13: Q = 2,2.10-7C; ε = 50KV/m
Bài 1: Tìm năng lượng điện trường của tụ điện C = 10µF, được tích điện đến
điện áp U = 300V.
ĐS bài 14: WE = 0,45J

Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 13


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Chương 2
MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
2.1 Dòng điện và dòng điện 1 chiều.
- Dòng điện là dòng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của
lực điện trường.
Qui ước: chiều dòng điện là chiều duy chuyển của các điện tích dương,
tức là hướng từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp hơn, và đó cũng là
chiều của điện trường. Chiều dòng điện tử ngược với qui ước của chiều dòng
điện.
- Sự duy chuyển điện tích theo một hướng nhất định với tốc độ không đổi
sẽ tạo thành dòng điện 1 chiều, hay gọi là dòng điện không đổi.
=>Vậy dòng điện 1 chiều là dòng điện có chiều và trị số không đổi theo thời
gian (Đồ thị của dòng điện 1 chiều là một đường thẳng song song với trục thời
gian )

Hình 2.1

2.1.1. Chiều qui ước của dòng điện
Chiều dòng điện là chiều duy chuyển của các điện tích dương, tức là
hướng từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp.
Trong kim loại dòng điện là dòng có điện tử chuyển dời có hướng. Vì
điện tử chuyển từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao => chiều điện tử
khác với qui ước chiều dòng điện.
Trong dung dịch điện li dòng điện là dòng mà các ion chuyển đổi có
hướng, gồm có hai dòng ngược chiều nhau
- Ion dương cùng chiều với chiều qui ước: duy chuyển từ Anôt –> catôt
- Ion âm ngược chiều với chiều qui ước: duy chuyển từ catôt –>Anôt
Trong môi trường chất khí bị ôxi hóa dòng điện là dòng các ion và điện tử
chuyển dời có hướng.
Nó gồm: Ion dương từ anôt về catôt
Ion âm từ catôt về anôt
2.1.2. Cường độ và mật độ dòng điện
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 14


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

 Cường độ dòng điện
Là đại lượng điện tích qua tiết diện (thẳng) của dây dẫn trong một đơn vị
thời gian.
I(Ampe) =

Q(culong )
t ( giay )

=> I(t) =

d.Q
dt

Ampe là cường độ của dòng điện, cứ mỗi giây có một culông qua tiết diện
dây dẫn.
1A =

lC
1S

1KA = 103 A; 1 m A =10-3A ;1μA=10-3mA =10-6A
Ví dụ 2.1. trong thời gian t =0,01s, tụ điện nạp được 10 -3culông trên cực. Tìm
giá trị trung bình của dòng điện nạp qua tụ.
Giải Trị số dòng nạp trung bình: I =

∆Q 10 −3
=
=0,1A
∆t 0,01

Ví dụ 2.2. Một acqui nạp bằng dòng điện 5A trong thời gian 10 giờ. Tìm điện
lượng đã nạp vào acqui.
Giải: Điện lượng đã nạp vào ắc qui
Q = I.t = 5.10 = 50(Ah) =5.360=1.80.000 C
 Mật độ dòng điện
Cường độ dòng dđện qua một đơn vị diện tích tiết diện được gọi là mật
độ tiết diện: Ký hiệu (đenta)
δ = I/S

δ (A/m2hoặc (A/cm2,A/mm2)
Tuỳ S =cm2, mm2

Cường độ dòng điện dọc theo một đoan dây dẫn như nhau, ở mọi tiết diện, nên ở
chỗ nào tiết diện dây nhỏ mật độ dòng điện sẽ lớn và ngựơc lại.
Ví dụ 2.3. Dây dẫn tiết diện 95mm2 có dòng điện I =200A qua.Tính mật độ
dòng điện.
Giải: Mật độ điện
I
S

δ = =

200
=2,05 A/mm2
95

2.2. Mạch điện và các phân tử của mạch điện
2.2.1. Mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị để dòng điện chạy qua,các thiết bị lẻ chấp nối
để tạo thành mạch điện gọi là các phần tử của mạch.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 15


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

2.2.2.Các phần tử cấu thành mạch điện
Nguồn điên, dây dẫn, thiết bị tiêu thụ điện thiết bị phụ trợ
 Nguồn điện: Là thiết bị biến đổi các dạng năng lượngkhác thành năng
lượng điện như: ắc qui, pin ( dùng năng lượng hoá học ) máy phát điên
(năng lượng cơ học)...
 Dây dẫn: Để dẫn dòng điện (chuyển tải năng lượng điện ) từ nguồn đến
nơi tiêu thụ .
 Thiết bị tiêu thụ điện: Để biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng
lượng khác, như ánh sáng (neon điện ), nhiệt điện (bếp điện, lò điện ), cơ
(động cơ)...
 Các thiết bị phụ trợ
Thiết bị đóng cắt (cầu dao, máy cắt điện ...) để đóng cắt mạch điện, thiết
bị bảo vệ (cầu chì... ) dụng cụ đo(ampe – met...)
Các yếu tố kết cấu của mạch điện là nut và nhánh.
- Nhánh: là phần đoạn mạch chỉ
có duy nhất một dòng điện chạyqua.
- Nút: là điểm nối của 3 nhánh trở lên.
Mạch điện không có điểm nút nào gọi

Hình 2.2

là mạch điện không phân nhánh.
Mạch không phân nhánh chỉ có một

Mạch điện cơ bản

dòng điện duy nhất qua tất cả các phân tử của nó. Nếu mạch có điểm nút thì gọi
là mạch phân nhánh .
2.3. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều.
2.3.1. Định luật ôm
(Do nhà bác học G-Ôm người Đức tìm ra bằng thực nghiệm ở thế kỉ 19)
Phát biểu: Dòng điện đi qua một đoạn mạch tỉ lệ thuận nghịch với điện trở
của đoạn mạch.
Giả sử có U đặt vào hai đầu đoạn mạch (vật dẫn ) dài là l
=> Điện trường đều có cường độ là: =

U
l

=> Mật độ dòng điện . = γ .ε
Điện dẫn suất càng lớn, vật liệu dẫn càng tốt.
l
U
= γ.
s
l
s
l

=> I = γ .U = gU
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

g: (điện dẫn của đoạn mạch)
Trang 16


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

=>g = γ .

s
l

Nghịch đảo của điện dẫn gọi là điện trở (R)
1

1 l

l

1

R = g = γ . s = ρ. s

đ (rô) = γ

đ: gọi là điện trở suất của vật liệu
=> I =

U
R

Điện trở, điện trở suất và sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ.
- Đơn vị của điện trở và điện dẫn
R=

U
R

Đơn vị trong hệ số SI gọi là ôm
Ký hiệu (Ω)

Ω = V/A

Ôm: là điện trở của một đoạn mạch mà muốn có dòng điện qua nó, cần di trì ở
hai đầu một điện áp (V)
Đơn vị điện dẫn là nghịch đảo của đơn vị điện trở gọi là simen kí hiệu (S)
ς=

1
A
= Ω −1 =

V

Simen:là điện dẫn của đoạn mạchkhi đặt vào điện áp (V) sẽ có dòng điện chạy
qua (A)
1kΩ = 10 3 , 1MΩ = 10 3 kΩ = 10 6 Ω
1mΩ = 10 3 Ω, 1µΩ = 10 −3 mΩ = 10 −6 Ω

Ví dụ 2.4 U = 24V vào một đoạn mạch, I = 6A đi qua. Tính điện trở và điện dẫn
của đoạn mạch đó.
Giải: Điện trở của đoạn mạch.
R=

U 24
=
= 4Ω
I
6

Điện dẫn của đoạn mạch.
g=

1 1
= = 0,25( s)
R 4

* Bản chất của điện trở
Điện trở của một vật dẫn tỉ lệ với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện và phụ
thuộc vào vật liệu làm ra vật dẫn đó.
Điện trở suất:

Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 17


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

ρ = R.

s
l

Nếu s = 1; l = 1 → ρ = R
* Điện trở suất của vật liệu là điện trở của vật dẫn làm bằng vật liệu đó, có tiết
diện là một đơn vị diện tích, dài 1 đơn vị dài.
m 2 (s)
đ=
=m
m(l )
mm 2
Ω ⇒ 10 −6 Ωm
Nếu mm . đ =
m
2

Ví dụ: Tính điện trở của một Km dây đồng có tiết diện 50mm2.
Giải: 1Km = 103m
Tra bảng: ρcu 0,0175

m2
l
1000
⇒ R = ρ . = 0,0175.
= 0,35Ω
m
s
50

ĐẶC TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
Vật liệu

Khối lượng Gioi
hạn Nhiệtđộ
riêng g/cm3 bền keo m chảy 0C
bar

Điện
suất

Nhôm

2,7

137 -215

657

0,029

0,004

Đồng thanh

8,8÷8,9

49 -588

900

0,021 – 0,4

0,004

Vonfram

18,7

4067

3370

0,056

0,00464

Fe

7,7

-

1520

0,13 – 0,3

0,006

Contantan

8,8

392

1200

0,4 – 0,51

0,000.005

Thau

8,1

592

900

0,07 – 0,08

0,002

Manggan

8,1

539

960

0,42

0,000.006

Đồng

8,9

245 – 392

1063

0,0175

0,004

Nicrôm

8,2

683

1360

1,1

0,000.15

Thep

7,8

784 – 1470

1400

0,13 – 0,25

0,006

Fecrala

7,6

-

1450

1,4

0,00026

croman

7,1

784

1500

1,4

0,000.04

20 0C

trở Hệ số nhiệt
điện
trỏ
(hay phạm
vi 0 – 100
0
C)

phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ
Điện trở của vât liệu tăng lên khi nhiệt độ tăng lên trong thời gian từ 0 –>
1000C đa số các dây kim loại đều có độ tăng điện trở là r, tỉ lệ với độ tăng nhiệt
độ ∆θ = θ - θo
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 18


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Ký hiệu ro và rθ
Nhiệt độ ban đầu là θo
Nhiệt độ đang xét là θ
∆r rθ − ro
=
= α∆θ = (θ − θ o )
ro
ro
⇒ rθ = ro + roα (θ − θ o ) = ro 〈1 + α (θ − θ o )〉

θ (hệ số nhiệt điện trở)
Khi nhiệt độ biến thiên 10C. Đối với kim loại nguyên chất, hệ số nhiệt điện đó
0,0040C-1nghĩa là nhiệt độ biến thiên 10C điện trở thay đổi 40/00
Ví dụ 2.5. Xác định điện trở của một dây đồng 100km, tiết diện 50mm 2ở nhiệt
độ 50C.
Giải: Điện trở của dây ở nhiệt độ 200C
l
100000
ro = ρ . = 0,0175.
= 35Ω
s
50

Điện trở của dây ở 50C
r−5 = ro + roα∆θ = 35 + 35.0,004.(−25) = 31,5Ω

Ví dụ 2.6. Xác định nhiệt độ cuộn dây đồng, biết ở 20 0C nó có điẹn trở r0 = 1,20
còn ở nhiệt độ đang xét, điện trở là r =1,44
1 rθ = ro
1 1,44 − 1,20
+ θo =
.
+ 20 = 70 0 C
α
ro
0,004
1,20

Giải: θ = .

Tính siêu dẫn: khi hạ nhiệt độ của một số kim loại và hợp kim, xuống gần độ
không tuyệt đối.(-2730C)người ta thấy xuát hiện trạng thái dẫn điện đặc biệt gọi
là hiện tượng siêu dẫn –> nhiệt độ tương ứng này gọi là nhiệt độ tới hạn
2.3.2. Công suất và điện năng trong mạch điện một chiều.
Nối nguồn F có suất điện động E và r0 với r
(điện trở trong với điện trờ tải) thì dưới tác dụng
của lực trường ngoài của nguồn điện, các điện liên
tục chuyễn động qua nguồn, và mạch ngoài tạo
thành I .
=> công của trường ngoài cũng là công của
nguồn để di chuyển điện tích Q qua nguồn là : Af = EQ

Hình 2.3

mà Q = It →Af = EIt
Theo định luật bảo toàn và biến hoá năng lượng.
Nếu gọi điện áp trên tải (giữa 2 cực AB) là
Năng lượng Q thực hiện qua đoạn mạch AB là: U= ϕA - ϕB.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 19


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

A = U.Q = U.I.t.
Năng lượng tiêu tán bên trong nguồn dưới dạng nhiệt là
Ao = Af – a = (E - U)It = Uo.I.t
Diện áp giúng (sut áp) bên trong nguồn la Uo
Uo = E - U
=> phương trình cân bằng suất điện động là
E = U + Uo
=> suất điện động của nguồn bằng tổng điện áp trên 2 cực nguồn với sụt áp bên
trong nguồn
Uo = roI
Khi I = 0 thì Uo= 0 → E = U→ hở mạch.Tỉ số giữa A và t gọi là công suất P
P=

A
t

=> Công suất là tốc độ thực hiện công theo thời gian vì công đặt trưng cho sự
biến đổi năng lượng nên công suất là tốc độ biến đổi năng lượng theo thời gian.
Xét thời gian vô cùng bé và công thức hiện A thì
P = ∆lim
t →0

∆A dA
=
∆t
dt

Công suất nguồn(công suất phát)
Af

Pf =

t

=

EIt
= EI
t

Công suất tải
P=

A UIt
=
= UI
t
t

Công suất tổn hao trong nguồn
∆ Po =

∆Α o ∆U 0 It
=
= ∆U 0 I
t
t

Phương trình cân bằng công suất
Pr = P + P o
1W=

1J
= Vôn-ampe = 1V.A ; 1J = 1W.sec = 1V.Asec = 1V.C
1sec

Bội số của W: KW, MW
Ước số của W: mW
1hW = 102W, 1KW = 103W, 1MW = 103KW = 106W
1mW=10-3W
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 20


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Wh, hWh, KWh, MWh, oát giờ là công suất dòng điện có công suất thực hiện
trong 1 giờ
Ví dụ 2.7 Mạch điện áp U= 218V, cung cấp cho tải dòng điện I = 2,75A, trong
thời gian 3 giờ. Biết giá tiền điện là 0,15đ/kwh. Tìm công suất của tải tiêu thụ và
tiền điện phải trả.
Giải: Công suất tải.
P = U.I =218.2,75 = 600W.
Điện năng tải tiêu thụ .
A = P.t = 600.3 = 1800 Wh = 1,8 KW h.
Tiền điện phải trả là:
0,15.1,8 = 0,27 đ .
2.3.3. Định luật Joule – Lenz (định luật và ứng dụng )
Định luật
Nhiệt lượng do dòng điện toả ra trong vật dẫn tỉ lệ với bình phương dòng
điện, với điện trở vật dẫn và thời gian duy trì dòng điện
Q = 0,24A = 0,24I2rt.Cal (mà A = Pt = I2rt) vì đương lượng công suất của
nhiệt là 1J = 0,24Cal
(Biểu thức này là do nhà bác học Anh là Jun và nhà bác học Nga là Lenxơ tìm ra
bằng thực nghiệm 1844).
Ứng dụng
Dùng để chế tạo các dụng cụ đốt nóng bằng dòng điện như đèn điện sợi tóc,
bếp điện, mỏ hàn điện bàn là ... mặt khác mỗi dây dẫn đều có điện trở ra nên sẽ
tiêu tán điện năng dưới dạng nhiệt gọi là năng lượng tổn hao => là giảm hiệu
suất của các thiết bị ngoài ra nhiệt lượng toả ra làm nóng vật dẫn, và có thể hư
hỏng cách điện.
2.3.4. Hiện tượng nhiệt điện
Hiện tượng
Mỗi kim loại có một mật độ điện tử tự do nhất
định.
Khi cho 2 kim loại K1, K2 có
mật độ điện tử tự do khác nhau, tiếp xúc
nhau thì có sự khuếch tán điện tử tự do qua
chỗ tiếp xúc.
Ví dụ, K1 có mật độ điện tử tự do lớn hơn K 2.
Khi đó, điện tử từ K1 sẽ khuếch tán qua K2. Kết
quả K1 sẽ tích điện (+) vì thiếu điện tử, còn K2
sẽ tích điện (-) vì thừa điện tử.
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật
Hình 2.4

Trang 21


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

Vậy, tại mặt tiếp xúc hình thành một điện
trường, tức là có một hiệu điện thế U tx xuất hiện
gọi là hiệu điện thế tiếp xúc.

Muốn lấy được hiệu điện thế tiếp xúc, ta phải nối kín mạch cả 2 đầu để hình
thành 2 mối tiếp xúc.
Gọi nhiệt độ ở mối hàn A là T 1, ở mối hàn B là T2, thì hiệu điện thế tiếp xúc ở 2
mối A, B là Utx1 = C.T1; Utx2 = C.T2
Với C là hệ số nhiệt điện, hệ số này phụ thuộc vào bản chất kim loại.
Vậy, nếu ta đặt mối A vào một môi trường có T 1 cao, mối B vào môi trường có
T2 thấp, thì Utx1 > Utx2 .
Do đó, trong mạch kín sẽ có sđđ nhiệt điện
Etx = Utx1 - Utx2
Tức là xuất hiện một hiệu điện thế giữa 2 đầu C, D của mạch, cho ta dòng
điện.
Ứng dụng
Một trong những ứng dụng của hiệu ứng nhiệt điện là pin nhiệt điện hay
cặp nhiệt điện.
Pin nhiệt điện gồm 2 kim loại khác nhau
được hàn nối nhau ở một đầu ( đầu a, đầu
nóng ), còn đầu kia đặt ở nơi có nhiệt độ
bình thường ( đầu b, đầu lạnh). Sđđ nhiệt
điện của pin sẽ dùng để đo nhiệt độ hoặc
dùng để cung cấp điện cho vật tiêu thụ
điện .
Hình 2.5

Ví dụ, đặt đầu a vào nơi có nhiệt độ cần đo, đầu b tiếp xúc với môi trường có
nhiệt độ bình thường. Độ chênh nhau về nhiệt độ giữa 2 đầu sẽ phát sinh dòng
nhiệt điện làm lệch kim nhiệt kế, hoặc Ampe kế, đặt ở đầu b, cho ta đọc được
nhiệt độ cần đo, hoặc vận hành được một dụng cụ dùng điện nào đó.
2.3.5. Tác dụng hóa của dòng điện
 Hiện tượng điện phân
Khi có dòng điện qua dung dịch
điện phân như dung dịch muối ăn chẳng
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 22
Hình 2.6


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

hạn, anion Cl- đi về anốt ( cực dương ),
còn cation Na+ đi về catốt ( cực âm ).
Tại anốt, Cl- nhường bớt điện
tử cho anốt ( là cực dương luôn luôn
thiếu điện tử ) và trở thành nguyên
tử Clo trung hòa thoát ra ở anốt
( khí Clo ).
Trong khi đó, tại catốt, Na+ thu thêm điện tử của catốt ( là cực âm luôn
luôn thừa điện tử ) và trở thành nguyên tử Natri trung hòa tan trong dung dịch
cho ta sút ( NaOH ), và khí hydro ( H2 ) thu được ở catốt .
Vậy, hiện tượng điện phân là hiện tượng dòng điện qua chất điện phân
phân ly chất này thành các ion, và do đó sẽ giải phóng kim loại, hoặc hydro ở
cực âm .
 Các định luật Faraday
Định luật 1: Khối lượng m của chất thoát ra ở âm cực tỉ lệ với
lượng điện tích q đã chuyển qua chất điện phân :
m = k.q = k.I.t ( g )
Với k là đương lượng điện hóa của chất được giải phóng.
Nếu cho q = 1 C thì k = m ( g/C ).
Vậy, đương lượng điện hóa của một chất là khối lượng gam chất đó thoát
ra ở âm cực khi có 1 Culông qua dung dịch.
Ví dụ: đồng (hóa trị 2) có k = 0,3294.10-3 g/C;bạc (hóa trị 1) có k = 1,118.10-3
g/C.
Định luật 2: Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tỉ lệ thuận
với nguyên tử lượng A và tỉ lệ nghịch với hóa trị n của nguyên tố
k = C.

A
n

Với C là hệ số tỉ lệ: C =

1
g/C .
96500

Ví dụ: bạc ( Ag ) có A = 108 , n = 1, do đó:
kAg =

1
108
x
= 1,118.10-3 g/C
96500
1

Ví dụ 2.8: Một bình điện phân dung dịch Nitrat bạc ( AgNO3 ) với anốt
làm bằng bạc có điện trở 2 Ω. Hiệu điện thế đặt vào 2 cực là 10 V. Xác định
khối lượng bạc bám vào catốt sau 2 giờ. Cho biết Ag có A = 108 và n = 1.
Giải : Cường độ dòng điện qua bình điện phân là
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 23


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

I=

U
10
=
=5A
r
2

Áp dụng định luật Faraday, ta tính được khối lượng bạc thu được ở catốt sau 2
giờ là
m = k.I.t = C.

A
1
108
.I.t =
x
x 5 x 2 x 3600 = 40,3 g ( Ag )
n
96500
1

 Ứng dụng của hiện tượng điện phân
Hiện tượng điện phân được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như:
luyện kim, mạ điện ...
- Luyện kim: Dùng dòng điện tiến hành phân quặng kim loại nóng chảy
hoặc dung dịch muối của chúng để thu được kim loại ròng ở catốt.
- Mạ điện: Dùng dòng điện điện phân dung dịch muối của kim loại mạ
để phủ một lớp kim loại mạ thu được ở catốt lên vật cần mạ. Như vậy, cực (+)
phải được làm bằng kim loại mạ, còn cực (-) phải là chính vật cần mạ.
2.3.6. Nguồn điện hóa học
Pin cũng như ắc quy là những nguồn điện hóa học thông dụng, nhưng ắc
quy mang tính chất sử dụng thuận nghịch, nghĩa là vừa có thể cung cấp điện,
vừa có thể nạp điện để dùng lại.
Ví dụ 2.9. Ta hãy khảo sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin Vônta.
 Cấu tạo
Gồm một bình điện phân đựng dung dịch acid sulfuric (H 2SO4), trong đó
có nhúng 2 thanh kim loại khác loại dùng làm điện cực, một làm bằng đồng dùng
làm cực dương, một làm bằng kẽm dùng làm cực âm.
 Nguyên lý hoạt động
Tại cực kẽm, kẽm tác dụng với dung dịch H 2SO4 cho ta muối kẽm ZnSO4.
ZnSO4 lại tan trong dung dịch bị phân ly thành các ion Zn ++, còn các điện tử kẽm
bị tách ra từ các nguyên tử kẽm vẫn ở tại cực kẽm. Kết quả là cực kẽm tích
điện âm nên là catốt. Tại lớp tiếp xúc mỏng giữa cực kẽm và dung dịch xuất hiện
một điện trường ε cực kẽm, do đó, các ion Zn ++ tách khỏi cực kẽm muốn đi vào
dung dịch thì phải thắng lực cản của điệntrường ε.Và chính lực hóa học sẽ giúp
các ion Zn++ thắng được
lực cản này tại lớp tiếp xúc
mỏng đó.
Tuy nhiên, khi mật độ điện tích trái dấu trên cực kẽm và trong dung
dịch tăng lên thì cường độ điện trường ε. cũng tăng lên.Vì vậy, lực hóa học
không còn có thể thắng
được lực điện trường. Khi
đó, ta bảo rằng có sự cân
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 24
Hình 2.7


Trường Cao đẳng - Khoa Điện – Điện tử

bằng giữa 2 lực, ion Zn++
không thể tiếp tục tan vào
dung dịch nữa, pin đã đạt
đến một hiệu điện thế nhất
định giữa cực kẽm (-) và dung dịch điện phân (+) .
Còn tại cực đồng, đồng không có phản ứng với dung dịch H 2SO4 nên
không có điện trường nào xuất hiện giữa cực đồng và dung dịch. Cực đồng dẫn
điện và được nhúng trong dung dịch, do đó, nó có cùng điện tích (+) với dung
dịch. Vì thế, cực đồng trở thành anốt ( cực dương ).
Hiệu điện thế ứng với trạng thái cân bằng nói trên chính là sđđ của pin.
Bây giờ, khi pin phóng điện: các điện tử di chuyển từ cực kẽm sang cực
đồng ( trong vật dẫn ) sẽ trung hòa một số các ion Zn ++ trong dung dịch, làm mật
độ điện tích trái dấu giữa cực kẽm và dung dịch giảm xuống. Lập tức điện
trường ε giảm, cho phép các ion Zn++ lại tiếp tục tan vào dung dịch để duy trì
hiệu điện thế giữa 2 cực của pin, tức là duy trì sđđ của pin .
Vậy, nguyên nhân duy trì sđđ của pin là công của lực hóa học. Muốn có
được sđđ này thì 2 cực của pin phải có hoạt tính hóa học khác nhau, và kim loại
hoạt động hơn sẽ là cực (+), kim loại kia sẽ là cực (-) của pin.
2.4. Các phương pháp giải mạch một chiều
2.4.1.Phương pháp biến đổi điện trở
 Mạch đấu nối tiếp và song song
Đấu nối tiếp các điện trở
Đấu nối tiếp là cách đấu điện trở sao choChỉ có một dòng điện duy nhất qua tất
cả
Các điện trở.
Áp dụng định luật ôm ta cóU1 = IR1; U2 = IR2; U3 = IR3
(U1, U2, U3 là điện áp giáng trên điện trở nối tiếp.)
Điện áp trên mỗi đoạn là hiệu điện thế giữa 2 điểm đầu và cuối.
U1 = ϕA - ϕB
U2 = ϕB - ϕC
U3 = ϕC - ϕD
Điện áp đặt trên các điện trở

Hình 2.8

U = U1+U 2= U3 hay U = ΣUi.
Điện áp chung đặt vào các điện trở đấu nối tiếp bằng các điện áp giáng trên từng
điện trở.
U = IR < => U1+U2+U3 = IR1 + IR2 + IR3 =I(R1+R2+R3)
Giáo trình môn: Điện kỹ thuật

Trang 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×