TRƯỜNG CAO ĐẲNG LAI CHÂU
KHOA CN - XD

BÀI GIẢNG MÔN HỌC
VẬT LIỆU ĐIỆN

Giảng viên: Khoàng Văn Hiếu
Email: Khoanghieu2k1@gmail.com
Mobile phone: 0898721689
9-2025

2

Nội
dung

 Phần 01: Khái niệm, phân loại về vật liệu điện
 Phần 02: Vật liệu cách điện
 Phần 03: Vật liệu dẫn điện
 Phần 04: Vật liệu dẫn từ

Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

2

3

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

4

1. Khái niệm về vật liệu
1.1 Khái nệm: Là tất cả những chất liệu dùng để sản xuất các thiết bị sử dụng trong lĩnh vực
điện
nghành điện.Thường được phân ra các vật liệu theo đặc điểm tính chất và công dụng của nó
thường là các vật liệu cách điện,dẫn điện,vật liệu dẫn từ vật liệu bán dẫn.
1.2 Cấu tạo nguyên tử của vật liệu:

Mô hình cấu tạo
nguyên tử

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
5

Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

6

1.3 Cấu tạo phân tử:
 Liên kết đồng
hóa trị:

 Liên kết ion:

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

7

1.3 Cấu tạo phân tử:
 Liên kết Kim loại:

 Liên kết Vandec – Vanx:

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
8

Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

9

2. Phân loại vật liệu điện
2.1 Phân loại vật liệu điện theo khả năng dẫn điện

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

10

2. Phân loại vật liệu điện
2.1 Phân loại vật liệu điện theo khả năng dẫn điện

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

11

2. Phân loại vật liệu điện
2.1 Phân loại vật liệu điện theo khả năng dẫn điện

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

12

2. Phân loại vật liệu điện
2.2 Phân loại vật liệu theo từ tính

Bảng giá trị độ tự cảm của 1 số chất nghịch từ

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

13

2. Phân loại vật liệu điện
2.2 Phân loại vật liệu theo từ tính

Bảng giá trị độ tự cảm của 1 số chất thuận từ

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

14

2. Phân loại vật liệu điện
2.2 Phân loại vật liệu theo từ tính

Phần 1: Khái Niệm, phân loại về vật liệu điện
Khoàng Văn Hiếu – Bộ môn điện công nghiệp

15

2. Phân loại vật liệu điện
2.3 Phân loại vật liệu điện theo trạng thái vật thể

CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU CÁCH
ĐIỆN TRONG KỸ THUẬT
ĐIỆN
Vật liệu cách điện đóng vai trò tối quan trọng trong kỹ thuật điện. Chúng

được sử dụng để cách ly các bộ phận mang điện, đảm bảo dòng điện chảy
theo đúng lộ trình đã định trong mạch. Nếu thiếu vật liệu cách điện, việc
chế tạo bất kỳ thiết bị điện nào, dù đơn giản nhất, cũng trở nên bất khả thi.

Mục Tiêu
Để sử dụng vật liệu cách điện hiệu quả, người công nhân và kỹ sư cần am hiểu sâu sắc về tính chất và đặc tính kỹ thuật của từng
loại. Nội dung bài học này nhằm trang bị kiến thức cơ bản về vật liệu cách điện và ứng dụng của chúng.

Mục tiêu 1: Nhận diện &
Phân loại

Mục tiêu 2: Trình bày Đặc tính Mục tiêu 3: Sử dụng Phù hợp
Trình bày được các đặc tính cơ bản

Sử dụng phù hợp các loại vật liệu

Nhận dạng và phân loại chính xác

của một số loại vật liệu cách điện

cách điện theo từng yêu cầu kỹ thuật

các loại vật liệu cách điện dùng trong

thường dùng.

cụ thể.

công nghiệp và dân dụng.

Mục tiêu 4: Xử lý Hư hỏng

Mục tiêu 5: Rèn luyện Kỹ năng

Xác định nguyên nhân hư hỏng và

Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác,

phương án thay thế khả thi.

chủ động trong công việc.

1. Khái niệm và Phân loại Vật liệu Cách Điện
1.1. Khái niệm Vật liệu Cách Điện
Vật liệu cách điện, còn được gọi là điện môi, có nhiệm vụ định
hướng dòng điện đi theo đúng lộ trình đã được thiết kế. Chúng là
rào cản ngăn chặn sự rò rỉ điện và đảm bảo an toàn cho hệ thống.

1.2. Phân loại Vật liệu Cách Điện
Vật liệu cách điện được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, giúp chúng ta
lựa chọn loại phù hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.

Phân loại Vật liệu Cách Điện: Trạng thái và Thành phần Hóa học
1.2.1. Phân loại theo trạng thái vật thể
•
•

1.2.2. Phân loại theo thành phần hóa học

• Vật liệu cách điện hữu cơ: Được chia thành hai nhóm chí
Vật liệu cách điện (điện môi) có thể tồn tại ở các trạng thái:
khí, lỏng và rắn.
• Nhóm có nguồn gốc từ thiên nhiên (ví dụ: gỗ, bông, giấy
• Nhóm nhân tạo (ví dụ: nhựa, cao su tổng hợp).
• Vật liệu cách điện vô cơ: Bao gồm các chất
Ngoài ra, còn có thể trung gian giữa lỏng và rắn, được
gọi là thể mềm nhão, bao gồm các vật liệu bôi trơn,
khí (không khí), chất lỏng không cháy (dầu biến
sơn tẩm cách điện.
áp), và các vật liệu rắn như sứ, gốm, thủy tinh,
mica, amiăng.

Phân loại Vật liệu Cách Điện: Theo Khả năng Chịu Nhiệt
Khả năng chịu nhiệt là một yếu tố then chốt khi lựa chọn vật liệu cách điện. Các vật liệu được phân loại thành bảy cấp chịu nhiệt
chính, mỗi cấp tương ứng với một khoảng nhiệt độ hoạt động cho phép.
Cấp cách điện

Nhiệt độ cho phép

Các vật liệu cách điện chủ yếu

Y

90

A

105

Giấy, vải sợi, lụa được ngâm/tẩm dầu biến áp; cao su nhân tạo, nhựa polieste, sơn cách
điện có dầu làm khô.

E

120

Nhựa tráng polivinylphocman, poliamit, eboxi; giấy ép/vải tẩm nhựa phenolfocmandehit
(bakelit giấy), nhựa melaminfocmandehit.

B

130

Nhựa polieste, amiăng, mica, thủy tinh có chất độn; sơn cách điện alkit, sơn nhựa
phênol; micanit, nhựa phênol-phurol.

F

155

Sợi amiăng, sợi thủy tinh không chất kết dính; micanit, êpoxi poliête chịu nhiệt, silíc hữu cơ.

H

180

Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính; nhựa silíc hữu cơ có độ bền nhiệt đặc biệt cao.

C

Trên 180

Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ không tẩm; nhựa polietilen, polistirol, vinyl clorua, anilin.

Vật liệu cách điện vô cơ thuần túy (oxit nhôm, florua nhôm); micanit không chất kết
dính, thủy tinh, sứ; politetraflotilen.

2. Tính chất chung của Vật liệu Cách Điện
Vật liệu cách điện có nhiều chủng loại, mỗi loại lại có đặc tính kỹ thuật và công nghệ chế tạo riêng biệt. Việc hiểu rõ các tính chất
chung giúp thiết kế và vận hành thiết bị điện hiệu quả, đảm bảo chất lượng và tuổi thọ sản phẩm.

Tính hút ẩm

Tính chất cơ học

Khả năng vật liệu hấp thụ hơi nước từ môi trường, làm giảm

Độ bền kéo, nén, uốn, độ cứng và độ nhớt, quyết định khả

đáng kể tính chất cách điện.

năng chịu tải cơ học.

Tính chất hóa học

Hiện tượng đánh thủng

Khả năng chống phân hủy, ăn mòn, phản ứng với các chất

Sự phá hủy cấu trúc vật liệu khi điện áp vượt quá giới hạn,

khác, đảm bảo độ tin cậy lâu dài.

dẫn đến mất tính cách điện.

2.1. Tính hút ẩm của Vật liệu Cách Điện
Hầu hết các vật liệu cách điện đều có xu hướng hấp thụ ẩm từ môi trường
xung quanh hoặc cho hơi nước thẩm thấu qua chúng. Đây là một đặc tính
quan trọng cần được lưu ý vì khi bị ẩm, tính chất cách điện của vật liệu sẽ
giảm đi đáng kể.
Trong môi trường có độ ẩm cao, ngay cả khi vật liệu không cho nước đi vào
bên trong, một lớp ẩm có thể ngưng tụ trên bề mặt, làm tăng dòng rò bề mặt
và có nguy cơ gây ra sự cố cho thiết bị điện. Do đó, việc kiểm soát độ ẩm là
rất quan trọng để duy trì hiệu suất cách điện.

2.2. Tính chất cơ học của Vật liệu Cách Điện
Các chi tiết cách điện trong thiết bị điện không chỉ chịu tác động của điện trường mà còn phải chịu các phụ tải cơ học nhất định. Do đó,
việc xem xét độ bền cơ học và khả năng chịu biến dạng của vật liệu là cực kỳ quan trọng khi lựa chọn.

Độ bền chịu kéo, nén và uốn

Tính giòn

Được đo bằng kG/cm² hoặc N/m². Các vật liệu không đẳng

Khả năng vật liệu bị phá hủy bởi lực tác động bất ngờ (lực va

hướng có độ bền cơ học khác nhau tùy thuộc vào phương tác

đập). Để đánh giá, người ta xác định ứng suất dai va đập (ví

dụng của tải trọng. Ví dụ, thủy tinh có độ bền nén rất cao

dụ: Polietylen có ứng suất dai va đập rất cao, vật liệu gốm thì

nhưng độ bền kéo thấp.

thấp).

Độ cứng

Độ nhớt

Khả năng bề mặt vật liệu chống lại biến dạng do lực nén từ vật

Đối với vật liệu cách điện thể lỏng hoặc nửa lỏng (dầu, sơn), độ

có kích thước nhỏ. Độ cứng được xác định bằng nhiều phương

nhớt là đặc tính cơ học quan trọng, bao gồm độ nhớt động lực

pháp, ví dụ thang khoáng vật (thang Mohs).

học, động học và độ nhớt tương đối theo Angle.

2.3. Tính chất hóa học của Vật liệu Cách Điện
Nghiên cứu tính chất hóa học của vật liệu cách điện là điều cần thiết để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả
hoạt động của thiết bị điện.
Độ hòa tan
Độ tin cậy lâu dài
• Được đánh giá bằng khối lượng vật liệu chuyển sa
Vật liệu phải không bị phân hủy giải phóng sản
dịch trong một đơn vị thời gian.
phẩm phụ, không ăn mòn kim loại tiếp xúc, và
• Các chất có bản chất hóa học tương đồng với dung
không phản ứng với môi trường (khí, nước, axit,
chứa nhóm nguyên tử giống nhaudễ hòa tan hơn
kiềm, dung dịch muối).
Khả năng gia công
• Các chất lưỡng cực dễ hòa tan trong chất lỏng lưỡ
Tính chất hóa học ảnh hưởng đến khả năng gia
và các chất trung tính dễ hòa tan trong chất trun
• Các chất cao phân tử cấu trúc mạch thẳng dễ hòa
công vật liệu bằng các phương pháp hóa công
khác nhau, như dính, hòa tan để tạo thành sơn
so với cấu trúc trung gian.
cách điện.
• Độ hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng.

Câu 1: Tính bề dày của một tấm cao su dùng làm cách điện cho lưới
15kV. Biết rằng cao su có Ebđ = (15  20)kV/mm, giới hạn điện áp
an toàn  = (3  6)

Đặc Tính Cách Điện Của Một Số Vật Liệu Thông Dụn
Vật liệu

Độ bền cách điện Ebđ [kV/mm]

Giới hạn điện áp an toàn

Không khí

3

1

Giấy tẩm dầu

10 ÷ 25

3.6

Cao su

15 ÷ 20

3÷6

Nhựa PVC

32.5

3.12

Thủy tinh

10 ÷ 15

6 ÷ 10

Mica

50 ÷ 100

5.4

Dầu máy biến áp

5 ÷ 18

2 ÷ 2.5

Sứ

15 ÷ 20

5.5

Cáctông

8 ÷ 12

3 ÷ 3.5

Độ Bền Điện và Nhiệt
của Vật Liệu Cách Điện
Khả năng chịu đựng của vật liệu cách điện dưới tác động của nhiệt độ
cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ là yếu tố then chốt, quyết định
tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị điện. Hiểu rõ về độ bền điện và nhiệt
giúp chúng ta lựa chọn vật liệu phù hợp, đảm bảo an toàn và tối ưu hóa
vận hành.

Độ Bền Nhiệt: Yếu Tố Quyết Định Hiệu Suất
1

2

Định nghĩa

Vật liệu vô cơ

Khả năng của vật liệu cách điện duy trì tính chất cách điện

Được xác định theo điểm bắt đầu biến đổi tính chất điện (ví

trong thời gian dài dưới tác động của nhiệt độ cao mà

dụ: tgd tăng, điện trở suất giảm).

không bị phá hủy.

3

4

Vật liệu hữu cơ

Tầm quan trọng

Được xác định theo điểm bắt đầu biến dạng cơ học (kéo,

Nâng cao công suất thiết bị, giảm kích thước, trọng lượng

uốn) hoặc các đặc tính điện khác.

và giá thành khi nhiệt độ làm việc được tối ưu.

Việc nâng cao nhiệt độ làm việc cho phép thiết bị điện hoạt động ở công suất cao hơn hoặc có kích thước nhỏ gọn hơn, tiết kiệm
chi phí sản xuất và vận hành.

Phân Loại Cấp Chịu Nhiệt và Giãn Nở Nhiệt
Phân cấp chịu nhiệt theo IEC

Sự Giãn Nở Nhiệt Của Vật Liệu

Theo tiêu chuẩn IEC, vật liệu cách điện được phân loại thành các cấp chịu

Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu cũng là một yếu tố quan trọng, đặc biệt

nhiệt, giúp kỹ sư lựa chọn vật liệu phù hợp với điều kiện vận hành cụ thể.

trong các ứng dụng có sự thay đổi nhiệt độ lớn.

Y

90

F

155

Thủy tinh

0,55

Chất vô cơ

A

105

H

180

Sứ cao tần

4,5

Chất vô cơ

E

120

C

>180

Steatit

7

Chất vô cơ

B

130

Phenolformaldehyd

25 ¸ 70

Chất hữu cơ

Clorua polivinyl

70

Chất hữu cơ

Polistirol

60 ¸ 80

Chất hữu cơ

Polietilen

100

Chất hữu cơ

e

Vật liệu vô cơ thường có hệ số giãn nở nhiệt bé, giúp duy trì kích thước ổn định. Ngược lại, vật liệu hữu cơ có hệ số giãn nở lớn, cần được cân nhắc kỹ lưỡng
trong thiết kế để tránh hư hỏng.

Tiêu Chí Lựa Chọn và Các Dạng Hư Hỏng

Độ bền cơ
Cần phù hợp với điều kiện làm việc, chịu được các tác động cơ
học.

Độ bền điện
Phụ thuộc vào điện áp làm việc và bề dày vật liệu để ngăn
ngừa đánh thủng.

Độ bền nhiệt
Chọn vật liệu có nhiệt độ cho phép phù hợp với sự phát nóng
của thiết bị.
Lựa chọn vật liệu cách điện không chỉ dựa vào thông số kỹ thuật mà còn cần xem xét các yếu tố môi trường và vận hành thực tế. Sự hư hỏng của vật liệu cách điện có thể đến từ nhiều nguyên
nhân:

Hư hỏng do điện

Hư hỏng do già hóa

Vận hành quá tải dòng điện, điện áp, công suất dẫn đến giảm tuổi thọ hoặc đánh

Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm, hơi nước làm giảm tính chất cách điện theo thời gian.

thủng.

Hư hỏng do lực tác động

Hư hỏng do mài mòn

Uốn cong quá mức, trầy xước trong quá trình lắp đặt hoặc vận hành.

Tiếp xúc và chuyển động tương đối giữa các bộ phận gây mài mòn, làm hỏng cách điện.

Vật Liệu Cách Điện
Trong Kỹ Thuật Điện
Khám phá thế giới đa dạng của vật liệu cách điện, yếu tố then chốt
đảm bảo an toàn và hiệu suất của các hệ thống điện. Từ sợi truyền
thống đến polyme hiện đại, mỗi loại vật liệu đều có những đặc tính
và ứng dụng riêng biệt, đóng góp vào sự phát triển của ngành
điện.

Vật Liệu Cách Điện Sợi Truyền Thống

Vật liệu hữu cơ

Vật liệu vô cơ

Bao gồm gỗ, giấy, phíp và vải bông, với đặc điểm

Như amiăng và sợi thủy tinh, mang lại khả năng chịu

xốp, dễ thấm ẩm. Cần sấy và tẩm dầu cách điện để

nhiệt và độ bền cơ học cao hơn, phù hợp cho các

tăng cường hiệu quả.

ứng dụng đòi hỏi sự ổn định.

Giấy và Cactong cách điện

Giấy
Là những vật liệu hình tấm hoặc quấn lại bằng cuộn có
cấu tạo xơ ngắn, thành phần chủ yếu là xenlulô được
dùng phổ biến làm cách điện trong máy điện, máy biến
áp, khí cụ điện, giấy và cáctông được sản xuất từ vật liệu
sợi hữu cơ như gỗ, bông vải, tơ lụa...Vật liệu vô cơ như:
amiăng, thuỷ tinh.

Giấy Cáp
Được sử dụng rộng rãi trong cáp điện lực. Các ký hiệu như
K-080, K-120, KM-120 chỉ định đặc tính và độ dày. Giấy
cáp tẩm chất nhớt có cường độ điện trường làm việc thấp
(3-4 kV/mm).
Giấy Tụ Điện
Dùng làm điện môi cho tụ điện, có hai loại chính: KOH
(thông thường) và Silicon (điện động lực). Được sản xuất
thành cuộn với nhiều chiều rộng khác nhau.
Các Tông Cách Điện

Có loại cứng dùng trong không khí (lót rãnh máy điện) và loại xố
dùng trong dầu (máy biến áp).

Đặc Tính Giấy Tụ Điện (Chiều dày 15mm)
Điện áp đánh

430

450

420

460

0,0016

0,0018

0,0009

0,0012

0,0028

0,0035

0,0010

0,0015

100

130

10

15

thủng (V)
Tgd của giấy khô ở
60°C
Tgd của giấy khô ở
100°C
Số điểm tạp
chất/m²
Bảng trên minh họa sự khác biệt về hiệu suất của các loại giấy tụ điện khác nhau, đặc biệt là khả năng chịu điện áp
và tổn hao điện môi.

Phíp và Vật Liệu Amiăng
Phíp

Amiăng

Chế tạo bằng cách ngâm giấy

Nhóm khoáng vật có cấu trúc

trong dung dịch kẽm clorua

xơ, chịu nhiệt độ cao nhưng

nóng, sau đó ép và gia công

mất độ bền cơ học ở 300-

thành vật liệu mịn, đồng nhất.

400°C. Thường dùng trong các

Phíp được dùng làm các chi

ứng dụng đòi hỏi khả năng

tiết cách điện phức tạp.

chống cháy.

Xi măng Amiăng
Chất dẻo ép nguội, thành phần vô cơ với amiăng làm chất độn và xi
măng làm chất kết dính. Sản xuất thành tấm, ống và các hình mẫu
khác.

Vải Sơn và Băng Cách Điện
Băng Cách Điện
Vải lụa, amiăng, thủy tinh tráng men dùng bảo vệ
cuộn dây máy điện. Băng amiăng cho điện áp từ
6 kV trở lên. Băng thủy tinh chịu nhiệt và ẩm tốt
hơn.

Vải Sơn Cách Điện
Vải bông, lụa, thủy tinh tẩm sơn, có độ đàn hồi và
mềm. Dùng cách điện rãnh máy điện hạ áp, đầu
dây quấn, giữa các cuộn dây và các bộ phận uốn
cong.

Chất Dẻo Cách Điện: Đa Dạng và Hiệu Quả
Chất dẻo là vật liệu có nguồn gốc và tính chất khác nhau, nhưng đều có khả năng định hình dưới tác dụng của nhiệt và áp suất.
Chúng được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện làm vật liệu cách điện và cấu trúc.

Hêtinắc

Téctôlít

Sản xuất từ giấy tẩm nhựa bakêlít ép nóng. Độ bền điện cao

Sản xuất từ vải tẩm nhựa bakêlít ép nóng. Tương tự Hêtinắc

(20-25kV/mm), dùng cho thiết bị điện cao và hạ áp, kỹ thuật

nhưng độ bền nhiệt cao hơn và ứng suất dai va đập tốt hơn.

thông tin.

Nhựa Tự Nhiên và Tổng Hợp
Nhựa Cánh Kiến

Nhựa Thông (Colofan)

Tiết ra từ côn trùng ở vùng nhiệt đới, có màu vàng nhạt hoặc nâu,

Nhựa giòn màu vàng hoặc nâu, điện trở suất cao (10¹⁴-10¹⁵ Ω.cm),

thành phần chủ yếu là axit hữu cơ phức tạp.

Eđt = 10-15kV/mm. Dùng ngâm tẩm cáp và sản xuất rezinat.

Pôliêtilen

Nhựa PVC

Đặc tính cơ học tốt, trong suốt với ánh sáng và tia UV, chịu axit và

Hợp chất cao phân tử chịu axit, kiềm, nước, dầu. Dùng làm vỏ bọc

kiềm. Ứng dụng phổ biến trong cách điện.

dây dẫn, cáp điện, đầu ra thiết bị điện.

Polyme Tổng Hợp Tiên Tiến
Pôliprôpilen
Chất trùng hợp dẻo, tỉ trọng (0.90-

Pôliizôbutilen
Giống cao su, rất dính, chịu lạnh tốt

0.91)G/cm³, tính chất cách điện tương

(dẻo ở -80°C). Thích hợp cho các ứng

đương Pôliêtilen nhưng bền nhiệt hơn.

dụng nhiệt độ thấp.

Poliacrilat
Điện môi chịu lạnh, dầu và kiềm tốt,
còn gọi là "thủy tinh hữu cơ". Dùng
làm vật liệu cách điện kết cấu, dập hồ
quang.

Pôlistirol
Trong suốt như thủy tinh, tổn hao điện
môi bé. Dùng làm điện môi kỹ thuật
cao tần, vỏ bọc cuộn dây, cách điện
cáp cao tần.

Các Loại Nhựa Đặc Biệt Trong Kỹ Thuật Điện
Nhựa Êpoxi

Nhựa Fênolfoocmanđêhyt

Đặc trưng bởi nhóm êpoxi, là chất lỏng nhớt, hòa

Chế tạo loại nhiệt cứng và nhiệt dẻo, được dùng

tan trong axêtôn. Ứng dụng trong cách điện và kết

rộng rãi trong các sản phẩm cách điện chịu nhiệt.

cấu chịu lực.

Nhựa Silic Hữu Cơ (Silicon)

Nhựa Pôlieste

Trong thành phần có silic, mang lại tính năng chịu

Sản phẩm ngưng tụ từ các loại rượu và axit khác

nhiệt, chống ẩm và cách điện ưu việt, đặc biệt cho

nhau, có nhiều loại với tính chất đa dạng, phù hợp

các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao.

cho các yêu cầu cách điện khác nhau.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP THẢO LUẬN NHÓM 2
Câu1. Thế nào gọi là khuyết tật trong cấu
tạo vật rắn và các khuyết tật đó ảnh hưởng
như thế nào tới các tính chất của vật rắn?
Câu 2. Tính bề dày của một tấm nhựa PVC
dùng làm cách điện cho lưới 15kV. Biết rằng
nhựa PVC có Ebđ = 32,5kV/mm, giới hạn điện
áp an toàn  = 3,12.
Câu 3. Xác định điện áp đánh thủng và điện
áp làm việc của một tấm cáctông dày 0,15
cm khi áp nó vào hai điện cực.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP THẢO LUẬN NHÓM 3
Câu1. Trình bày lý thuyết phân vùng năng
lượng trong vật rắn? Nêu cách phân loại vật liệu
theo lý thuết phân vùng năng lượng?.
Câu 2. Xác định điện áp đánh thủng và
điện áp làm việc của một tấm mica dầy
0,15 cm khi áp nó vào hai điện cực. Biết
rằng mica có Ebđ = (50  100)kV/mm,
giới hạn điện áp an toàn  = 5,4.
Câu 3. Tính bề dày của Sứ dùng làm
cách điện cho lưới 15kV. Biết rằng Sứ
có Ebđ = (15  20)kV/mm, giới hạn

Bài kiểm tra
Câu1. Trình bày lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn?
Nêu cách phân loại vật liệu theo lý thuết phân vùng năng
lượng?.
Câu 2. Tính bề dày của Cao su dùng làm cách điện cho lưới
15kV. Đối với Cao su (Eđt = 15-20) kV/mm, giới hạn an toàn ε
= 3-6

Câu 1. Cấu Tạo Nguyên Tử, Phân Tử Và Liên Kết Trong Vật Liệu

Cấu Tạo Nguyên Tử

Cấu Tạo Phân Tử

Các Mối Liên Kết

Nguyên tử là đơn vị cơ bản của

Phân tử là tập hợp của hai hay

•

vật chất, gồm hạt nhân (proton,

nhiều nguyên tử liên kết với nhau.

neutron) và các electron quay

Cách thức các nguyên tử liên kết

quanh. Cấu trúc electron quyết

tạo thành phân tử ảnh hưởng lớn

định các tính chất hóa học và

đến hình dạng và tính chất của

điện của vật liệu.

vật liệu.

Liên kết ion: Trao đổi
electron, tạo ra lực hút tĩnh

•

điện
Liên mạnh.
kết cộng hóa trị: Chia
sẻ electron, tạo liên kết bền
vững theo hướng cụ thể.

•

Liên kết kim loại: Electron tự
do di chuyển trong mạng tinh
thể, đặc trưng cho kim loại.

•

Liên kết Van der Waals: Lực
hút yếu giữa các phân tử, ảnh
hưởng đến tính chất nhiệt và
cơ học.

Câu 2. Khuyết Tật Trong Cấu Tạo Vật Rắn Và Ảnh Hưởng
Khuyết tật là sự sai lệch so với cấu trúc tinh thể lý tưởng của vật rắn. Các khuyết tật này không chỉ là những "lỗi"
mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc định hình các tính chất cơ, điện, quang của vật liệu.

Ảnh hưởng đến tính
chất điện

Ảnh hưởng đến tính
chất cơ học

Ảnh hưởng đến tính
chất quang học

Khuyết tật có thể tạo ra các

Các khuyết tật như sai lệch, lỗ

Khuyết tật có thể gây tán xạ

mức năng lượng cục bộ trong

trống có thể làm giảm độ bền

ánh sáng, hấp thụ ánh sáng ở

vùng cấm, ảnh hưởng đến độ

kéo, độ cứng hoặc ngược lại,

các bước sóng cụ thể, ảnh

dẫn điện, tính chất bán dẫn

thông qua cơ chế làm cứng,

hưởng đến màu sắc và độ

và điện môi của vật liệu. Ví

chúng có thể tăng độ bền của

trong suốt của vật liệu.

dụ, tạp chất có thể biến vật

vật liệu.

liệu cách điện thành bán dẫn.

Câu 3. Lý Thuyết Phân Vùng Năng Lượng Và Phân Loại Vật Liệu
Lý thuyết phân vùng năng lượng giải thích các tính chất điện của vật
rắn dựa trên sự phân bố các mức năng lượng của electron. Khi các
nguyên tử liên kết với nhau, các mức năng lượng nguyên tử riêng lẻ
sẽ mở rộng thành các vùng năng lượng liên tục.
•

Vùng hóa trị: Chứa các electron hóa trị, thường là vùng năng
lượng cao nhất được lấp đầy.

•

Vùng dẫn: Vùng năng lượng trống hoặc được lấp đầy một phần,
nơi các electron có thể di chuyển tự do và dẫn điện.

•

Vùng cấm: Khoảng cách năng lượng giữa vùng hóa trị và vùng
dẫn, nơi không có electron.

Phân loại vật liệu theo lý thuyết này:
•

Chất dẫn điện: Vùng hóa trị và vùng dẫn chồng lấn hoặc vùng
cấm rất nhỏ.

•

Chất bán dẫn: Vùng cấm có độ rộng trung bình (khoảng 0.1 – 3 eV).

•

Chất cách điện: Vùng cấm rất rộng (lớn hơn 3 eV).

Bài Tập Thực Hành: Xác Định Điện Áp Và Bề Dày Cách Điện
Để củng cố kiến thức, chúng ta sẽ thực hiện một số bài tập ứng dụng liên quan đến điện áp đánh thủng và bề dày
cách điện của các vật liệu phổ biến.

Xác định điện áp đánh thủng (Uđt) và
điện áp làm việc (Ulv)

Tính bề dày vật liệu cách điện cho lưới 15kV

Đối với tấm Cáctông dày 0,15 cm (Eđt = 2-5

toàn ε = 3,12).

kV/mm, giới hạn an toàn ε = 3,12).
Đối với tấm Mica dày 0,15 cm (Eđt = 50-100
kV/mm, giới hạn an toàn ε = 5,4).
Đối với tấm Giấy tẩm dầu dày 0,02 cm (Eđt = 1025 kV/mm, giới hạn an toàn ε = 3,6).

Đối với nhựa PVC (Eđt = 32,5 kV/mm, giới hạn an

Đối với Cao su (Eđt = 15-20 kV/mm, giới hạn an
toàn ε = 3-6).
Đối với Thủy tinh (Eđt = 10-15 kV/mm, giới hạn an
toàn ε = 6-10).