Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Phần 1 - Phạm Thành Chung

Bài giảng "Vật liệu điện và cao áp: Phần 1" được biên soạn bởi tác giả Phạm Thành Chung có nội dung gồm 7 chương. Chương 1: Cấu tạo vật chất; Chương 2: Vật liệu dẫn điện và bán dẫn; Chương 3: Vật liệu từ; Chương 4: Tính dẫn điện của điện môi; Chương 5: Sự phân cực điện môi; Chương 6: Tổn hao điện môi; Chương 7: Đặc tính cơ, hóa, lý, nhiệt của vật liệu cách điện. Mời các bạn cùng tham khảo phần 1 bài giảng tại đây
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Phần 1 - Phạm Thành Chung Trường ĐHBK Hà Nội Bộ môn Hệ thống điện BÀI GIẢNGVẬT LIỆU ĐIỆN VÀ CAO ÁP Người soạn: Phạm Thành Chung Chungpt-fee@mail.hut.edu.vn 1 Hà Nội, tháng 10-2011CHƯƠNG ICẤU TẠO VẬT CHẤT1.1 NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ VÀ CÁC DẠNG LIÊN KẾT1.1.1 Cấu tạo nguyên tử Như chúng ta đã biết mọi vật chất được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử. Nguyên tử làthành phần cơ bản nhất của vật chất. Theo mô hình nguyên tử của Borh, nguyên tử được cấutạo bởi hạt nhân mang điện tích (+) và các điện tử (electron) mang điện tích (-) chuyển độngxung quanh hạt nhân theo 1 quĩ đạo nhất định. Hạt nhân nguyên tử gồm: + Nơtron - không mang điện tích + Prôton - mang điện tích (+) với số lượng là: Q = Z.q Với Z- số lượng điện tử của một nguyên tử q- điện tích của điện tử e (qe=1,602. 10-19 )Ở điều kiện bình thường (nhiệt độ phòng) nguyên tử được trung hòa về điện, tức là trong 2 nguyên tử có tổng các điện tích dương của hạt nhân bằng tổng các điện tích âm của điện tử. + Khi mất điện tử: nguyên tử trở thành ion (+) + Khi nhận điện tử: nguyên tử trở thành ion (-)Năng lượng của điện tử: eĐể có khái niêm về năng lượng của điện tử ta xét nguyên tử r +của Hydro, nguyên tử này được cấu tạo từ một proton và mộtđiện tử.Khi điện tử chuyển động trên quỹ đạo tròn bán kính r xung quanh Hình 1-1 Quỹ đạo chuyển động của điện tửhạt nhân thì điện tử sẽ chịu lực hút của hạt nhân f1: q2 f1 = (1-1) r2Lực hút f1 sẽ được cân bằng với lực ly tâm trong quá trình chuyển động: mv 2 f2 = (1-2) rTrong đó: m- khối lượng của điện tử v- tốc độ chuyển động của điện tử q 2 mv 2Ở điều kiện bình thường: f1 =f 2 ⇔ = (1-3) r2 rNăng lượng của điện tử: W=T+U mv 2 Động năng T: T = (1-4) 2 q2 Thế năng U: U= − (1-5) r mv 2 q 2 q 2 q 2 q2 W= − =− = − (1-6) 2 r 2r r 2rNhận xét: Biểu thức (1-6) chứng tỏ rằng mỗi điện tử của nguyên tử có một mực năng lượng nhấtđịnh, năng lượng này tỷ lệ nghịch với bán kính của quỹ đạo chuyển động của điện tử. 3 Để di chuyển điện tử từ quỹ đạo chuyển động bán kính r ra xa vô cùng cần phải cung q2cấp cho nó một năng lượng lớn hơn hoặc bằng . 2r Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để điện tử tách rời khỏi nguyên tử trở thànhđiện tử tự do gọi là năng lượng ion hóa (Wi). Khi bị ion hóa (bị mất điện tử), nguyên tử trởthành ion dương. Quá trình biến nguyên tử trung hòa thành ion dương và điện tử tự do gọi làquá trình ion hóa. Trong một nguyên tử năng lượng ion hóa của các lớp điện tử khác nhau cũng khácnhau, các điện tử hóa trị ngoài cùng có mức năng lượng ion hóa thấp nhất vì chúng cách xahạt nhân. Khi điện tử nhận được năng lượng nhỏ hơn năng lượng ion hóa chúng sẽ bị kích thíchvà có thể di chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác, xong chúng luôn cóxu thế trở về vị trí trạng thái ban đầu. Phần năng lượng cung cấp để kích thích nguyên tử sẽđược trả lại dưới dạng năng lượng quang học (quang năng). Trong thực tế, năng lượng ion hóa và năng lượng kích thích nguyên tử có thể nhậnđược từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau, ví dụ: nhiệt năng, quang năng, điện năng, nănglượng của các tia sóng ngắn như: α, β, γ hay tia rơnghen…1.1.2 Cấu tạo phân tử Năng lượng li ...