Có thể thấy đời sống càng hiện đại càng không thể thiếu sự hiện diện của các thiết bị điện và điện tử. Các thiết bị này có mặt khắp mọi nơi và phục vụ cho mọi lợi ích của con người, từ sinh hoạt cho đến sản xuất. Cũng chính vì vậy, ngành Điện-điện tử luôn là một ngành học quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật.  

Học ngành này, sinh viên được trang bị những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về Điện, Điện tử và các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Từ đó, sinh viên sẽ có khả năng thiết kế, xây dựng, vận hành, sử dụng, bảo trì các thiết bị Điện, Điện tử, khí cụ điện, hệ thống truyền động điện; hệ thống truyền tải, phân phối, cung cấp điện; hệ thống chiếu sáng; hệ thống điện gió, điện mặt trời;… và có thể tiếp cận với các thành tựu công nghệ, kỹ thuật tiên tiến nhất trên thế giới trong lĩnh vực điện, điện tử,…

Và để có thể làm được như vậy thì bản thân người kỹ sư điện tất yếu phải trang bị một số kiến thức cơ bản bắt buộc không thể thiếu trong cả quãng đời làm việc của mình. Dưới đây là một số kiến thức căn bản nhất giành cho các bạn. Mọi người cùng tham khảo.

I - NGUỒN MỘT CHIỀU

 Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng =>  làm nam châm lệch theo hướng ngược lại.
  - Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và sinh nhiệt năng
  - Dòng điện chạy qua động cơ làm quay động cơ quay  sinh ra cơ năng 
  - Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng..

Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hoá năng.

 2 - Dòng điện và điện áp một chiều

   1. Cường độ dòng điện : 
   Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian - Ký hiệu là I
  - Dòng điện một chiều là dòng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm theo quy ước hay là dòng chuyển động theo một hướng của các điện tử tự do.

  Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe và có các bội số :

• Kilo Ampe    = 1000 Ampe

• Mega Ampe  = 1000.000 Ampe

• Mili Ampe    = 1/1000 Ampe

• Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe

   2. Điện áp :
   Khi mật độ các điện tử tập trung không đều tại hai điểm A và B nếu ta nối một dây dẫn từ A sang B sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, như vậy người ta gọi hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp và áp chênh lệch chính là hiệu điện thế. 
  - Điện áp tại điểm A gọi là UA
  - Điện áp tại điểm B gọi là UB. 
  - Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB
             UAB = UA - UB 
  - Đơn vị của điện áp là Vol  ký hiệu là U hoặc E, đơn vị điện áp có các bội số là

• Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol

• Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol

• Micro Vol        = 1/1000.000 Vol

Điện áp có thể ví như độ cao của một bình nước, nếu hai bình nước có độ cao khác nhau thì  khi nối một ống dẫn sẽ có dòng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, khi hai bình nước có độ cao bằng nhau thì không có dòng nước chảy qua ống dẫn. Dòng điện cũng như vậy nếu hai điểm có điện áp chên lệch sẽ sinh ra dòng điện chạy qua dây dẫn  nối với hai điểm đó từ điện áp cao sang điện áp thấp và nếu hai điểm có điện áp bằng nhau thì dòng điện trong dây dẫn sẽ = 0 

  3 - Các định luật cơ bản

  Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó .

  Công thức :     I = U / R trong đó

•   I là cường độ dòng điện , tính bằng Ampe (A)
• U là điện áp ở hai đầu đoạn mạch , tính bằng Vol (V)
• R là điện trở của đoạn mạch , tính bằng ôm

•    Như sơ đồ trên thì  U = U1 + U2 + U3 

•  

   Theo định luật ôm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2,  
     U3 = I3 x R3  nhưng đoạn mạch mắc nối tiếp thì  I1 = I2 = I3

   

• Sụt áp trên các điện trở =>  tỷ lệ thuận với các điện trở .
  Đoạn mạch mắc song song 
   Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song thì cường độ dòng điện chính bằng tổng các dòng điện đi qua các điện trở và sụt áp trên các điện trở là như nhau:

• Mạch trên có U1 = U2 = U3 = E

• I = I1 + I2 + I3 và U1 = I1 x R1  = I2 x R2 = I3 x R3

• Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở .

 3. Điện năng và công xuất :
   * Điện năng.
   Khi dòng điện chạy qua các thiết bị như bóng đèn => làm bóng đèn sáng, chạy qua động cơ => làm động cơ quay như vậy dòng điện đã sinh ra công. Công của dòng điện gọi là điện năng, ký hiệu là W, trong thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ)

 Công thức tính điện năng là :

W = U x I x t

• Trong đó W là điện năng tính bằng  June (J)

• U là điện áp tính bằng Vol (V)

• I là dòng điện tính bằng Ampe (A)

• t là thời gian tính bằng giây (s)

   * Công xuất.
   Công xuất của dòng điện là điện năng tiêu thụ trong một giây , công xuất được tính bởi công thức

P = W / t = (U. I .t ) / t = U .I

Theo định luật ôm ta có   P = U.I =  U² / R  = R.I²

II - ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

* Cường độ từ trường 
  Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường, ký hiệu là H đơn vị là A/m

   * Độ từ cảm
  Là đại lượng đặc trưng cho vật có từ tính chịu tác động của từ trường, độ từ cảm phụ thuộc vào vật liệu . VD  Sắt có độ từ cảm mạnh hơn đồng nhiều lần . Độ từ cảm được tính bởi công thức

B = µ.H

Trong đó B : là  độ từ cảm
µ : là độ từ thẩm  
H :  là cường độ từ trường

   * Từ thông
  Là số đường sức đi qua một đơn vị diện tích, từ thông tỷ lệ thuật với cường độ từ trường.

 * Ứng dụng của Nam châm vĩnh cửu.
  Nam châm vĩnh cửu được ứng dụng nhiều trong thiết bị điện tử, chúng được dùng để sản xuất Loa, Micro và các loại Mô tơ DC.

  Thí nghiệm trên cho thấy, khi công tắc bên ngoài đóng, dòng điện đi qua bóng đèn làm bóng đèn sáng đồng thời dòng điện đi qua dây dẫn sinh ra từ trường làm lệch hướng kim nam châm .
    Khi đổi chiều dòng điện, ta thấy kim nam châm lệch theo hướng ngược lại , như vậy dòng điện đổi chiều sẽ tạo ra từ trường cũng đổi chiều. 

   3 - Từ trường của dòng điện đi qua cuộn dây.

•  Khi ta cho dòng điện chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường là các đường sức song song, nếu lõi cuộn dây được thay bằng lõi thép thì từ trường tập trung trên lõi thép và lõi thép trở thành một chiếc nam châm điện, nếu ta đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng

• Dòng điện một chiều cố định đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường cố định, dòng điện biến đổi đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên.

• Từ trường biến thiên có đặc điểm là sẽ tạo ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây đặt trong vùng ảnh hưởng của từ trường , từ trường cố định không có đặc điểm trên.

•  

  Ứng dụng: 
  Từ trường do cuộn dây sinh ra có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một ứng dụng mà ta thường gặp trong thiết bị điên tử đó là Rơ le điện từ.

   

Rơ le điện từ

  Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lõi cuộn dây trở thành một nam châm điện hút thanh sắt và công tắc đựoc đóng lại, tác dụng của rơ le là dùng một dòng điện nhỏ để điều khiển đóng mạch cho dòng điện lớn gấp nhiều lần.

   4 - Lực điện từ 
      Nếu có một dây dẫn đặt trong một từ trường, khi cho dòng điện chạy qua thì dây dẫn có một lực đẩy => đó là lực điện từ, nếu dây dẫn để tụ do chúng sẽ chuyển động trong từ trường, nguyên lý này được ứng dụng khi sản xuất loa điện động.

Nguyên lý hoạt động của Loa  ( Speaker )

  Cuộn dây được gắn với màng loa và đặt trong từ trường mạnh giữa 2 cực của nam châm , cực S là lõi , cực N là phần xung quanh, khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây , dưới tác dụng của lực điện từ cuộn dây sẽ chuyển động, tốc động chuyển động của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, cuộn dây chuyển động được gắng vào màng loa làm màng loa chuyển động theo, nếu chuyển động ở tần số > 20 Hz chúng sẽ tạo ra sóng âm tần trong dải tần số tai người nghe được.

   5 - Cảm ứng điện từ .
    Cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện điện áp cảm ứng của cuộn dây được đặt trong một từ trường biến thiên.  
      Ví dụ : một cuộn dây quấn quanh một lõi thép , khi cho dòng điện xoay chiều chay qua, trên lõi thép xuất hiện một từ trường biến thiên, nếu ta quấn một cuộn dây khác lên cùng lõi thép thì hai đầu cuộn dây mới sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng. Bản thân cuộn dây có dòng điện chạy qua cũng sinh ra điện áp cảm ứng và có chiều ngược với chiều dòng điện đi vào.

III - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Ở trên là các dòng điện xoay chiều  hình sin, xung vuông và xung nhọn.

   Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều. 
  Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký hiệu là T là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây (s)  
  Tần số điện xoay chiều : là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây ký hiệu là  F đơn vị là Hz

                      F = 1 / T

   Pha của dòng điện xoay chiều : 
  Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều  có cùng tần số .
     * Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thời điểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau:

Hai dòng điện xoay chiều cùng pha

     * Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thời điểm điện áp tăng giảm lệch nhau .

Hai dòng điện xoay chiều lệch pha

   * Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha 180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại.

Hai dòng điện xoay chiều ngược pha

P = U.I.cosα

• Trong đó U : là điện áp

• I là dòng điện

• α là góc lệch pha giữa U và I

    => Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và I là      α = 0  khi đó cosα = 1 và P = U.I

   => Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệch pha giữa U và I là +90 độ hoặc -90độ, khi đó cosα  = 0 và  P = 0 ( công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộn dây là = 0 )

 2 - Dòng điện xoay chiều đi qua R, C, L

I = U / R  hay R = U/I   Công thức định luật ohm

P = U.I  Công thức tính công xuất

Dòng xoay chiều có dòng điện sớm pha hơn điện áp 90 độ khi đi qua tụ

    * Dòng xoay chiều đi qua tụ sẽ bị tụ cản lại với một trở kháng gọi là Zc, và Zc được tính bởi công thức

Zc = 1/ ( 2 x 3,14 x F x C )

• Trong đó Zc là dung kháng ( đơn vị là Ohm )

• F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)

• C là điện dung của tụ điện ( đơn vị là µ Fara)

    Công thức trên cho thấy dung kháng của tụ điện tỷ lệ nghịch với tần số dòng xoay chiều (nghĩa là tần số càng cao càng đi qua tụ dễ dàng) và tỷ lệ nghịc với điện dung của tụ ( nghĩa là tụ có điện dung càng lớn thì dòng xoay chiều đi qua càng dễ dàng)

    => Dòng một chiều là dòng có tần số F = 0 do đó Zc = ∞  vì vậy dòng một chiều không đi qua được tụ.

  3. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây.
  Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên và từ trường biến thiên này lại cảm ứng lên chính cuộn dây đó một điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , do đó cuộn dây có xu hướng chống lại dòng điện xoay chiều khi đi qua nó, sự chống lại này chính là cảm kháng của cuộn dây ký hiệu là ZL

ZL = 2 x 3,14 x F x L

• Trong đó ZL   là cảm kháng ( đơn vị là Ohm)

• L là hệ số tự cảm của cuộn dây ( đơn vị là Henry) L phụ thuộc vào số vòng dây quấn và chất liệu lõi .

• F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)

     Từ công thức trên ta thấy, cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với tần số và hệ số tự cảm của cuộn dây,  tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó khăn => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện.

   => Với dòng một chiều thì  ZL của cuộn dây = 0 ohm, dó đó dòng một chiều đi qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R mà thôi ( trở thuần của cuộn dây là điện trở đo được bằng đồng hồ vạn năng ), nếu trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng một chiều qua cuộn dây sẽ bị đoản mạch.

   * Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây thì dòng điện bị chậm pha so với điện áp 90 độ nghĩa là điện áp tăng nhanh hơn dòng điện khi qua cuộn dây .

   =>> Do tính chất lệch pha giữa dòng điện và điện áp khi đi qua tụ điện và cuộn dây, nên ta không áp dụng được định luật Ohm vào mạch điện xoay chiều khi có sự tham gia của L và C được.

   =>> Về công xuất thì dòng xoay chiều không sinh công khi chúng đi qua L và C mặc dù có U > 0 và I >0.

 4.  Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một mạch điện 
   * Trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ điện áp sẽ bằng tổng hai điện áp thành phần.

Hai dòng điện cùng pha biên độ sẽ tăng.

   * Nếu trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều ngược pha thì biên độ điện áp sẽ bằng hiệu hai điện áp thành phần.

Hai dòng điện ngược pha, biên độ giảm

Nguồn: http://hocnghetructuyen.vn/ 

Bạn Có Đam Mê Với Vi Mạch hay Nhúng      -     Bạn Muốn Trau Dồi Thêm Kĩ Năng

Mong Muốn Có Thêm Cơ Hội Trong Công Việc

 Và Trở Thành Một Người Có Giá Trị Hơn

Bạn Chưa Biết Phương Thức Nào Nhanh Chóng Để Đạt Được Chúng

Hãy Để Chúng Tôi Hỗ Trợ Cho Bạn. SEMICON  

Hotline: 0972.800.931 - 0938.838.404 (Mr Long)