Giáo trình Kỹ thuật điện: Phần 2 - Đào Xuân Dần

Nối tiếp phần 1 giáo trình Kỹ thuật điện phần 2 với 3 chương cuối trình bày nội dung về những khái niệm cơ bản về từ trường, nguyên tắc chuyển đổi cơ năng - điện năng, định luật mạch từ, hiện tượng cảm ứng điện từ - mạch từ, dòng điện hình sin, công suất dòng điện hình sin, công suất phản kháng Q, các phương pháp phân tích mạch điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật điện: Phần 2 - Đào Xuân DầnKỹ Thuật Điện GV: Đào Xuân DầnChương 4 ĐIỆN TỪ4.1. NHỮNG KHAI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỪ TRƯỜNG4.1.1 Từ trường của dòng điện. Một trong những hiện tượng quan trọng nhất của dòng điện là việc tạo ra từ trường xung quanh nó. Điều này được thể hiện khi ta đặt nam châm gần một dây dẫn mang dòng điện kim nam châm sẽ chuyển đến một vị trí mới. Nếu thay kim nam châm bằng một dây dẫn mang dòng điện khác ta sẽ thấy lực tương tác (hút hoặc đẩy) giữa hai dây dẫn. Như vậy xung quanh dây dẫn mang dòng điện luôn tồn tại từ trường, biểu hiện của nó là sự tương tác lên kim nam châm hay dây dẫn mang dòng điện khác, mà ta gọi là lực từ. Từ đây ta có định nghĩa: Từ trường là một dạng vật chất, có biểu hịên đặc trưng là tác dụng lực điện từ lên kim nam châm hay dây dẫn mang dòng điện đặt trong nó. Thực nghiệm chứng tỏ rằng xung quanh dây dẫn mang dòng điện, hay nói chính xác hơn xung quanh các điện tích chuyển động luôn tồn tại một điện trường và ngược lại từ trường cũng chỉ xuất hiện ở những nơi có điện tích chuyển động. N N N S S S I Để biểu diễn từ trường bằng hình ảnh ta dùng khái niệm đường sức từ. Đường sức từ là đường cong vẽ trong từ trường mà tiếp tuyến mỗi điểm của nó trùng với kim nam châm đặt tại điểm đó, chiều của đường sức từ là chiều hương từ cực bắc(N) đến cực nam(S) của kim nam châm. Trong thực tế ngươi ta có thể làm hiện lên đường sức từ bằng cách: rắc mạt sắt lên tấm bìa cứng, đặt vào trong từ trường, gõ nhẹ lên tấm bìa. Khi đó mỗi mạt sắt nhiễm từ trở thành một kim nam châm, chiếc nọ nối tiếp chiếc kia theo các đường sức từ. Bằng các phương pháp đó người ta thấy rằng đường sức từ luôn là những đường cong khép kín. Để đặc trưng cho khả năng gây từ của dòng điện, tức độ mạnh yếu của từ trường người ta dùng khái niệm cường độ từ trường, ký hiệu là H. Cưòng độ từ trường là một đại lượng véc tơ, véc tơ cường độ từ trường tại một điểm có phương tiếp tuyến với đường sức qua điểm đó, có chiều thuận với chiều đường sức, có độ 1Kỹ Thuật Điện GV: Đào Xuân Dần lớn tỷ lệ với dòng điện tạo ra từ trường và hình dạng cấu tạo của dây dẫn, có đơn vị là V/m.4.1.2. Từ trường của một số dòng điện. - Từ trường của một dây dẫn mang dòng điện. Đường sức từ là những vòng tròn đồng tâm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn, tâm ở tại trục của dây dẫn. Chiều của đường sức được xác định theo quy tắc vặn nút chai. Về độ lớn: cường độ từ trường H tại điểm M cách trục dây dẫn một khoảng cách a là: I H (3-1) 2a4.1.3 Từ trường của ông đây hình trụ có dòng điện. Nếu chiều dài của ống đây đủ lớn so với đường kính, thì đường sức từ trong ông dây song song với nhau, chiều đường sức cũng được xác định theo quy tắc vặn nút chai: Quay nút chai theo chiều dòng điện trong ống thì chiều tiến của nút chai là chiều đường sức trong ống dây. Trong trường hợp này cường độ từ trường tại các điểm trong ống đây sẽ bằng nhau. Từ trường trong ống dây được gọi là từ trường đều và có tri số: I.W H (3-2) l Trong đó: I là dòng điện chạy trong dây dẫn. W là số vòng dây của ống L là chiều dài của ống dây.4.1.4 Từ trường của nam châm vĩnh cửu. Đường sức từ của nam châm vĩnh cửu đi từ cực bắc(N) đến cực nam(S). Nếu hai cực nam châm phẳng và khá gần nhau thì các đường sức khoảng giữa hai cực song song và cách đều nhau, ta bảo đó là từ trường đều.4.1.5 Cường độ từ cảm và hệ số từ thẩm. - Cường độ từ cảm. Cùng một nguồn từ trường sinh ra nhưng đặt trong môi trường khác nhau thì mức độ tương tác lực điện từ cũng mạnh yếu khác nhau. Đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực là cường độ từ cảm. Cường độ từ cảm là một đại lượng véc tơ, véc tơ từ cảm cùng phương chiều với véc tơ cường độ từ trường. Trị số cường độ từ cảm bằng trị số lực điện từ tác dụng lên dây dẫn dài một đơn vị, mang dòng điện một đơn vị đặt vuông góc với đường sức từ tại điểm đó. 2Kỹ Thuật Điện GV: Đào Xuân Dần F B ...