UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Nghề: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Trình độ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng) Đà Nẵng, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông 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. 1 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Vật liệu điện là giáo trình được biên soạn ở dạng cơ bản và tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công nghiệp từ kiến thức nền cho đến kiến thức chuyên sâu. Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có được kiến thức chung rất hữu ích khi cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn. Mặc khác giáo trình cũng đã đưa vào các nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề khi va chạm trong thực tế. Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả đã tham khảo rất nhiều các tài liệu của các tác giả khác nhau cả trong và ngoài nước. Tác giả cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành giáo trình này. Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của tập thể giáo viên bộ môn Điện lạnh, khoa Điện – Điện tử của trường cũng như các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình đóng góp ý kiến trong quá trình biên soạn. Đà Nẵng, tháng 7/2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Mạnh Hiến 2 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC TÊN MÔN HỌC: VẬT LIỆU ĐIỆN MÃ MÔN HỌC : ĐCN03 Thời gian của môn học: 45 giờ. Thực Hành/ Thí Nghiệm/ Thảo Luận/ Bài Tập: 28 giờ. kiểm tra: 3 giờ.) VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC: * Vị trí: + Môn học vật liệu điện được bố trí sau khi hoàn thành môn học An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp, và học song song với môn học vẽ điện, Khí cụ điện và học trước các môn học/ mô đun chuyên môn khác. * Tính chất: + Là môn học cơ sở trong chương trình Đào tạo MỤC TIÊU MÔN HỌC: * Về kiến thức: + Giải thích được đặc tính của các loại vật liệu điện * Về kỹ năng: + Nhận dạng được các loại vật liệu điện thông dụng. + Xác định được các dạng và nguyên nhân gây hư hỏng ở vật liệu điện * Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì. + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ. + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. + Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập. NỘI DUNG MÔN HỌC: Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên chương số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, bài tập 1. Chương mở đầu 1 1 1. Khái niệm về vật liệu điện 0. Phân loại vật liệu điện 0. Chương 1: Vật liệu cách điện 15 5 9 1 1. Khái niệm và phân loại vật 2.5 liệu cách điện 3 2. Tính chất chung của vật liệu 2. Một số vật liệu cách điện 10 9 1 thông dụng 3. Chương 2: Vật liệu dẫn điện 15 5 10 1. Khái niệm và tính chất của 2 2 vật liệu dẫn điện 2. Tính chất chung của kim loại 3 3 và hợp kim 3. Những hư hỏng thường và 5 5 cách chọn vật liệu dẫn điện 4. Một số vật liệu dẫn điện 6 5 1 thông dụng 4. Chương 3: Vật liệu dẫn từ 14 3 9 2 1. Khái niệm và tính chất vật 1.5 liệu dẫn từ 2. Mạch từ, tính toán mạch từ 1. Một số vật liệu dẫn từ thông 11 9 2 dụng Cộng: 45 14 28 3 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính bằng giờ thực hành. 4 CHƯƠNG MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Mục tiêu: - Trình bày được một số khái niệm cơ bản về năng lượng - Nêu bật được khái niệm và cấu tạo của vật liệu điện - Phân loại được chính xác chức năng của từng vật liệu cụ thể - Rèn luyện được tính chủ động và nghiêm túc trong công việc Nội dung chính: 2. Khái niệm về vật liệu điện 2. Cấu tạo nguyên tử của vật liệu 2. Cấu tạo phân tử 2. Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn 2. Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn 2. Phân loại vật liệu điện 2. Phân loại theo khả năng dẫn điện 2. Phân loại theo từ tính 2. Phân loại theo trạng thái vật thể 1. KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 1. Khái niệm: Vật liệu điện là các chất có cấu tạo nguyên tử, được dùng trong thiết bị điện. Cấu tạo nguyên tử của vật liệu: Tất cả các chất đều tồn tại ở 3 trạng thái rắn , lỏng , khí ,đều được cấu tạo bằng 3 hạt cơ bản : proton , notron và electron 5 - Nguyên tử : là phần nhỏ nhất của 1 phân tử có thể tham gia phản ứng hoá học .Nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương và lớp vỏ điện tử + Hạt nhân gồm có các hạt : Proton và Nơtron + Vỏ nguyên tử gồm có các hạt electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo những quĩ đạo xác định , tuỳ theo mức năng lượng các điện tử mà được xắp xếp thành lớp Hình 1. Cấu tạo nguyên tử Về điện: Proton và electron mang cũng trị số điện tích q = 1,6.10-19 C nhưng ngược dấu nhau.Người ta kí hiệu điện tích Proton là +q , và của Nơtron là -q.Hạt nơtron trung hoà về điện.Vậy điện tích của hạt nhân chính là điện tích Proton còn lớp vỏ là điện tích của electron. Về khối lượng: Proton và Nơtron mang khối lượng xấp xỉ nhau mP = mN = 1,67.10-27 kg = 1 đvc,còn electron có khối lượng rất bé so với khối lượng của proton hoặc notron rất nhiều (me = 9,1.10-31 kg)=> khối lượng nguyên tử xem như là khối lượng hạt nhân và tính bằng tổng khối lượng Proton và Nơtron. Về số lượng: Số hạt Proton bằng số hạt electron, do đó ở trạng thái bình thường nguyên tử trung hoà về điện 6 Tổng số hạt Proton và Nơtron gọi là số khối kí hiệu là A ,số Proton gọi là số hiệu nguyên tử kí hiệu là Z , số hiệu nguyên tử là đặc trưng tính chất vật lý của nguyên tố, số electron lớp ngoài cùng đặc trưng tính chất hoá học của nguyên tố 1. Cấu tạo phân tử : Là phần nhỏ nhất của 1 chất ở trạng thái tự do mà có thể mang đầy đủ tính chất của chất đó.Trong phân tử các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hoá học 1. Liên kết cộng hoá trị : Là mối liên kết giữa các nguyên tử trong các phân tử hợp chất hoặc đơn chất bằng những cặp electron dùng chung . Ví dụ : Phân tử clo Mỗi nguyên tử clo có 7 electron lớp ngoài , khi 2 nguyên tử clo lại gần nhau , mỗi nguyên tử góp 1 electron để tạo thành cặp điện tử dùng chung Mối liên kết cộng hoá trị xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố hoá học có tính chất gần giống nhau ,ví dụ ( Ar, He, O2, Cl2, H2, H2O, CO2, NH3 .) Tuỳ theo cấu trúc các phân tử đối xứng hay không đối xứng mà ta chia các phân tử ra làm 2 loại + Phân tử không phân cực là phân tử mà trọng tâm điện tích âm trùng với trọng tâm điện tích dương + Phân tử phân cực là phân tử mà trọng tâm điện tích âm và trọng tâm điện tích dương cách nhau một khoảng l Để đặc trưng cho sự phân cực người ta dùng momen lưỡng cực: P e q.l 7 Trong đó, q : điện tích l : có chiều từ -q đến +q và có độ lớn là chiều dài l (khoảng cách giữa trọng tâm điện tích âm và trọng tâm điện tích dương ) 1. Liên kết ion: Là mối liên kết được tạo nên bỡi lực hút giữa ion âm và ion dương . Liên kết này chỉ xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố hoá học có tính chất khác nhau Đặc trưng cho dạng liên kết kim loại là liên kết giữa kim loại và phi kim để tạo thành muối .Cụ thể là halogen và kim loại kiềm gọi là muối halogen của kim loại kiềm Những chất rắn có cấu tạo liên kết ion thường rất bền vững về nhiệt và được tạo ra dạng tinh thể khác nhau Ví dụ :liên kết giữa Na và Cl trong muối NaCl là liên kết ion (vì Na có 1 electron lớp ngoài cùng -> dễ nhường 1 electron tạo thành Na+ ,Clo có 7 electron lớp ngoài cùng -> dễ nhận 1 e và tạo thành Cl- . Hai ion trái dấu này sẽ hút lẫn nhau và tạo thành phân tử NaCl ) , muối NaCl có tính chất hút ẩm , tnc = 8000C , tsôi <14500C 1. Liên kết kim loại : Kim loạichỉ có thể tồn tại dưới dạng nguyên tử riêng biệt khi ở dạng khí . Khi ở dạng thể rắn hoặc lỏng , kim loại trở thành ion dương và điện tử tự do chuyển đổi hỗn loạn.Các điện tử này gắn các ion kim loại lại với nhau tạo thành liên kết kim loại . Dạng liên kết này giải thích được những tính chất đặc trưng của kim loại : - Tính nguyên khối (rắn ) : Lực hút giữa các ion âm và các điện tử tạo nên tính nguyên khối , kim loại thường ở dạng tinh thể ( mạng lục giác ) - Tính dẻo : do sự dịch chuyển và trượt lên nhau của các ion 8 Do tồn tại các điện tử tự do nên kim loại thường có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt cao 1. Liên kết Vandecvan: Là mối liên kết yếu nhất trong các liên kết thường tạo nên những chất không bền về nhiệt và cơ ( dễ nóng chảy và mềm) 1. Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn: Trong thực tế các mạng tinh thể có cấu trúc đồng đều hoặc không đồng đều Tuy nhiên trong kĩ thuật ta sử dung những vật liệu có cấu trúc đồng đều và cả không đồng đều.Mạng tinh thể có trường tĩnh điện biến đổi có chu kì gọi là mạng tinh thể đồng đều ngược lại gọi là không đồng đều hay gọi là khuyết tật trong vật liệu. Khuyết tật trong vật rắn : Là bất kì 1 hiện tượng nào làm cho trường tĩnh điện của mạng tinh thể mất tính chu kì Các dạng khuyết tật trong vật rắn thường là :tạp chất,đoạn tầng,khe rãnh .
Giáo trình Vật liệu điện nghề Điện công nghiệp - Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng
Giáo trình vật liệu điện nghề điện công nghiệp tại trường CĐ nghề Đà Nẵng cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn cho sinh viên.
Trường đại học
Trường Cao đẳng nghề Đà NẵngChuyên ngành
Điện công nghiệpNgười đăng
Ẩn danhThể loại
giáo trìnhPhí lưu trữ
30 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Nguyễn Mạnh Hiến
Trường học: Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng
Chuyên ngành: Điện công nghiệp
Đề tài: Giáo trình Vật liệu điện
Loại tài liệu: giáo trình
Năm xuất bản: 2021
Địa điểm: Đà Nẵng
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ