Công Nghệ 12 Bài 2: Điện Trở - Tụ điện - Cuộn Cảm

Bài 2: Điện trở - tụ điện - cuộn cảm

A. Lý thuyết

Mạch điện tử được cấu tạo bởi hai loại linh kiện chính là linh kiện thụ động và linh kiện tích cực. Linh kiện thụ động bao gồm: điện trở, tụ điện, cuộn cảm,… Linh kiện tích cực bao gồm: điot, tranzito, tirixto, triac, IC,…

I - ĐIỆN TRỞ (R)

1. Công dụng, cấu tạo, phân loại, ký hiệu

a) Công dụng

Là linh kiện dùng nhiều nhất trong các mạch điện tử. Công dụng là hạn chế hoặc điều chỉnh dòng điện và phân chia điện áp trong mạch điện

b) Cấu tạo

Người ta thường dùng dây kim loại có điện trở suất cao hoặc dùng bột than phun lên lõi sứ.

c) Phân loại

Điện trở được phân loại theo:

   - Công suất: công suất nhỏ, công suất lớn

   - Trị số: loại cố định hoặc có thể thay đổi (biến trở - chiết áp)

   - Khi đại lượng vật lý tác động lên điện trở làm trị số của nó thay đổi thì được phân loại như sau:

+ Điện trở nhiệt (thermistor) có hai loại:

• Hệ số dương: khi nhiệt độ tăng thì R tăng

• Hệ số âm: khi nhiệt độ tăng thì R giảm

   + Điện trở biến đổi theo điện áp (varixto): khi U tăng thì R giảm.

   + Quang điện trở: khi ánh sáng rọi vào thì R giảm.

d) Kí hiệu

Trong sơ đồ mạch điện, người ta kí hiệu các điện trở như hình 2 – 2

2. Các số liệu kĩ thuật của điện trở

a) Trị số điện trở: Cho biết mức độ cản trở dòng điện của điện trở

Đơn vị: Ôm ( Ω )

    1 Kilô ôm (kΩ) = 103 (Ω) (viết tắt là 1K)

    1 Mêga ôm (MΩ) = 106 (Ω) (viết tắt là 1M)

b) Công suất định mức: là công suất tiêu hao trên điện trở mà nó có thể chịu đựng được trong thời gian dài mà không hỏng. Đơn vị đo là Oát (W)

II - TỤ ĐIỆN (C)

1. Công dụng, cấu tạo, phân loại, kí hiệu

a) Công dụng

Tụ điện có tác dụng ngăn cách dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều đi qua. Khi mắc phối hợp cuộn cảm sẽ thành mạch cộng hưởng.

b) Cấu tạo

Tụ điện gồm 2 hay nhiều vật dẫn ngăn cách nhau bởi lớp điện môi

c) Phân loại

Người ta căn cứ vào vật liệu làm lớp điện môi giữa 2 bản cực để phân loại và gọi tên tụ điện: tụ xoay, tụ giấy, tụ mica, tụ gốm, tụ nilon, tụ hóa, tụ dầu.

d) Kí hiệu

Theo sơ đồ mạch điện, người ta kí hiệu các tụ điện như hình 2 – 4

2. Các số liệu kĩ thuật của tụ điện

a) Trị số điện dung (C): cho biết khả năng tích luỹ điện trường của tụ điện khi có điện áp đặt lên hai cực của tụ đó.

Đơn vị đo là fara (F). Thực tế thường dùng ước số Fara:

    1 micro Fara (μF) = 10-6 F

    1 nano Fara (nF) = 10-9 F

    1 pico Fara (pF) = 10-12 F

b) Điện áp định mức (Uđm): là trị số điện áp lớn nhất cho phép đặt lên 2 cực tụ điện mà vẫn đảm bảo an toàn, tụ không bị đánh thủng.

Riêng tụ hóa phải mắc đúng chiều điện áp: cực dương tụ về phía cực dương của nguồn, cực âm tụ về phía cực âm của nguồn. Ở trong mạch điện, cực dương của tụ hoá phải mắc vào nơi có điện áp cao hơn. Nếu mắc ngược chiều sẽ làm hỏng tụ.

c) Dung kháng của tụ điện (XC): là đại lượng biểu hiện sự cản trở của tụ điện đối với dòng điện chạy qua nó.

Trong đó:

    - XC: Dung kháng (Ω)

    - f: Tần số dòng điện qua tụ điện (Hz)

    - C: Điện dung của tụ điện (F)

Nhận xét:

  - Nếu là dòng điện một chiều (f = 0), lúc này XC == ∞ Ω. Tụ điện cản trở hoàn toàn, không cho dòng điện một chiều chạy qua.

   - Nếu là dòng điện xoay chiều (f càng cao) thì dung kháng XC càng thấp. Như vậy dòng điện có tần số càng cao, qua tụ điện càng dễ. Người ta dùng tụ điện để phân chia điện áp giống như điện trở nhưng chỉ dùng ở mạch điện xoay chiều.

III - CUỘN CẢM (L)

1. Công dụng, cấu tạo, phân loại, ký hiệu

a) Công dụng

Cuộn cảm thường dùng để dẫn dòng điện một chiều và ngăn chặn dòng điện cao tần và khi mắc phối hợp với tụ điện sẽ hình thành mạch cộng hưởng.

b) Cấu tạo:

Người ta dùng dây dẫn điện có vỏ bọc để cuốn thành cuộn cảm.

c) Phân loại và kí hiệu:

Tùy theo cấu tạo và phạm vi sử dụng người ta phân loại như sau: cuộn cảm cao tần, cuộn cảm trung tần, cuộn cảm âm tần.

d) Kí hiệu

Trong sơ đồ mạch điện, cuộn cảm được kí hiệu như hình 2 - 7

2. Các số liệu kĩ thuật của cuộn cảm

a) Trị số điện cảm: cho biết khả năng tích luỹ năng lượng từ trường của cuộn cảm khi có dòng điện chạy qua. Trị số điện cảm phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, vật liệu lõi, số vòng dây và cách quấn dây.

Đơn vị đo là Henry (H), các ước số thường dùng là:

    1 mili henry (mH) = 10-3 (H)

    1 micrô henry (μH) = 10-6 (H)

b) Cảm kháng của cuộn cảm ( XL): là đại lượng biểu hiện sự cản trở của cuộn cảm đối với dòng điện chạy qua nó.

XL=2πfL

Trong đó:

    - XL: Cảm kháng (Ω)

    - f: tần số dòng điện qua cuộn cảm (Hz)

    - L: trị số điện cảm của cuộn cảm (H)

Nhận xét:

    - Nếu là dòng điện một chiều (f = 0), lúc này XL = 0 Ω. Cuộn cảm lí tưởng (r = 0) không cản trở dòng điện một chiều.

    - Nếu là dòng điện xoay chiều, tần số f càng cao thì XL càng lớn. Cuộn cảm đã cản trở dòng điện xoay chiều. Do đó, người ta còn gọi là cuộn cản cao tần hoặc cuộn cản chặn cao tần.

c) Hệ số phẩm chất (Q): đặc trưng cho tổn hao năng lượng trong cuộn cảm. Đó là tỉ số của cảm kháng (điện kháng) với điện trở thuần (r) của cuộn cảm ở một tần số (f) cho trước:

Một đặc tính của cuộn cảm là luôn luôn chống lại sự biến thiên của dòng điện. Nếu dòng điện i đang chạy qua cuộn cảm đột ngột bị cắt thì cuộn cảm sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng (dấu âm (-) thể hiện sức điện động cảm ứng luôn có chiều ngược lại với sự biến thiên của dòng điện sinh ra nó).

Trong thực tế, khi cần thay đổi trị số điện cảm người ta cũng dùng cách mắc nối tiếp hoặc song song như cách mắc điện trở. Khi mắc nối tiếp, trị số điện cảm sẽ tăng lên. Khi mắc song song, trị số điện cảm sẽ giảm đi.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Điện trở có công dụng:

A. Phân chia điện áp

B. Ngăn cản dòng một chiều

C. Ngăn cản dòng xoay chiều

D. Hạn chế hoặc điều chỉnh dòng điện và phân chia điện áp

Đáp án: D. Vì tụ điện ngăn cản dòng một chiều, cuộn cảm chặn dòng xoay chiều.

Câu 2: Đơn vị đo điện trở là:

A. Ôm

B. Fara

C. Henry

D. Oát

Đáp án: A. Vì fara là đơn vị đo điện dung, henry là đơn vị đo điện cảm, oát là đơn vị đo công suất.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây đúng:

A. Tụ điện ngăn cản dòng xoay chiều, cho dòng một chiều đi qua.

B. Cuộn cảm ngăn cản dòng một chiều, cho dòng xoay chiều đi qua.

C. Tụ điện ngăn cản dòng một chiều và xoay chiều đi qua.

D. Cuộn cảm ngăn cản dòng xoay chiều, cho dòng một chiều đi qua.

Đáp án: D

Câu 4: Kí hiệu của tụ hóa là:

A. 

B. 

C. 

D. 

Đáp án: D. Vì đáp án A là tụ cố định, đáp án B là tụ biến đổi, đáp án C là tụ bán chỉnh.

Câu 5: Trong các tụ sau, tụ nào phân cực:

A. Tụ xoay

B. Tụ giấy

C. Tụ hóa

D. Tụ mica

Đáp án: C. Vì chỉ có tụ hóa là phân cực

Câu 6: Phát biểu nào sau đây đúng:

A. Trị số điện trở cho biết mức độ cản trở của điện trở đối với dòng điện chạy qua nó.

B. Trị số điện dung cho biết mức độ cản trở của tụ điện đối với dòng điện chạy qua nó.

C. Trị số điện cảm cho biết mức độ cản trở của cuộn cảm đối với dòng điện chạy qua nó.

D. Cả 3 đáp án đều đúng.

Đáp án: A. Vì dung kháng của tụ cho biết mức độ cản trở của tụ đối với dòng điện chạy qua nó, cảm kháng của cuộn cảm cho biết mức độ cản trở của cuộn đối với dòng điện chạy qua nó.

Câu 7: Trong các tụ sau, tụ nào khi mắc vào mạch nguồn điện phải đặt đúng chiều điện áp:

A. Tụ mica

B. Tụ hóa

C. Tụ nilon

D. Tụ dầu

Đáp án: B. Vì chỉ có tụ hóa phân cực.

Câu 8: Công thức tính dung kháng là:

A. XC = 2πƒC

B. XL = 2πƒL

C. XL = 1/2πƒL

D. XC = 1/2πƒC

Đáp án: D. Vì đáp án B là công thức tính cảm kháng, đáp án A và C là công thức sai.

Câu 9: Phát biểu nào sau đây sai:

A. Điện trở có vạch màu là căn cứ để xác định trị số.

B. Đối với điện trở nhiệt có hệ số dương, khi nhiệt độ tăng thì R tăng.

C. Đối với điện trở biến đổi theo điện áp, khi U tăng thì R tăng

D. Đối với quang điện trở, khi ánh sáng rọi vào thì R giảm

Đáp án: C. Vì đối với điện trở biến đổi theo điện áp, U tăng thì R giảm.

Câu 10: Công thức tính hệ số phẩm chất:

A. Q = 2ƒL/r

B. Q = (2L/r)π

C. Q = (2ƒL/r)π

D. Q = 2πƒL

Đáp án: C