Điện có một vị trí quan trọng trong xã hội hiện đại. Dòng điện là gì? Điều gì tạo nên dòng điện? Làm thế nào để nó chạy trong một mạch điện? Dòng điện phụ thuộc vào những yếu tố nào? Chúng ta cùng tìm hiểu từ những định nghĩa căn bản nhất nhé!
Dòng điện là gì
Dòng điện là gì? Dòng điện được định nghĩa như thế này: Dòng điện là dòng các hạt (electron) chạy qua dây dẫn và các thành phần. Nó là tốc độ của dòng điện tích.
Nếu dòng điện chạy qua vật dẫn, ta nói rằng có dòng điện trong vật dẫn. Trong các mạch sử dụng dây kim loại, các electron tạo thành dòng điện tích.
Công thức và đơn vị dòng điện
Hướng thông thường của dòng điện được coi là ngược với hướng của dòng electron. Nếu một điện tích Q chạy qua tiết diện của một dây dẫn trong thời gian t, cường độ dòng điện I thì I = Q / t. Đơn vị điện tích theo S.I là coulomb và phép đo dòng điện xảy ra bằng đơn vị coulomb trên giây là “ampe”. Dòng điện chạy từ cực âm đến cực dương của pin.
Đây là một mạch điện đơn giản. Nó có một đèn, một công tắc và một pin.
Trong đèn pin, pin cung cấp dòng điện có nghĩa là bóng đèn trong đèn pin phát sáng do dòng điện. Công tắc làm gì? Công tắc tạo ra một liên kết dẫn điện giữa pin và bóng đèn. Nếu đứt mạch thì dòng điện ngừng chạy ngay và bóng đèn không phát sáng.
Điện tích là gì?
Khi một lượng nhỏ điện tích đặt trong điện trường do một điện tích khác tác dụng thì nó tác dụng một lực. Vì vậy, công việc phải được thực hiện trên điện tích dương. Trong chất điện phân và chất khí bị ion hóa, cả ion tích điện dương và ion mang điện tích âm đều chuyển động và điều này tạo thành dòng điện. Nếu n electron đi qua tiết diện của một dây dẫn trong thời gian t thì tổng điện tích chuyển qua dây dẫn khi đó là Q = n × e.
Ví dụ:
Tìm điện lượng chạy qua dây tóc bóng đèn có cường độ 0,75 A trong thời gian 10 phút.
Đề bài cho biết: I = 0,75 A, t = 10 phút = 600 s
Từ công thức: Q = I × t = 0,75 × 600 = 450
Do đó, Q = 450C
Điều gì tạo nên dòng điện trong dây kim loại?
- Các electron. Dòng điện là dòng điện tích. Điện tích chủ yếu tạo nên các electron.
Cường độ dòng điện là gì?
Cường độ dòng điện là điện tích đi qua một tiết diện của vật dẫn trong một giây. Nó biểu diễn sự chuyển động của điện tích.
Dòng điện trong dây dẫn, trong đó hạt mang điện là các electron mang điện tích âm, là đại lượng điện tích đi qua một điểm bất kỳ của dây trong một đơn vị thời gian.
Một dòng điện tích dương (chẳng hạn như proton hoặc ion dương) có cùng hiệu ứng trong một mạch, như một dòng chuyển động bằng nhau của các electron theo hướng ngược lại.
Công thức sau cho cường độ dòng điện:
I = Q / t
Trong đó:
“I” đại diện cho cường độ dòng điện được biểu thị bằng Ampe (A).
“Q” đại diện cho điện tích được biểu thị bằng Coulombs (C).
“T” đại diện cho thời gian
Với định nghĩa này, chúng ta có thể nói rằng một dòng điện có cường độ 1 amp khi tải 1 colomb đi qua một tiết diện của dây dẫn trong 1 giây.
Có thể hiểu đơn giản hơn, cường độ dòng điện biểu thị cho độ mạnh hay yếu của dòng điện.
Các tác dụng của dòng điện
Trong thực tế mà nói dòng điện có nhiều tác dụng khác nhau, nhưng chúng ta có thể gom chúng vào 05 tác dụng chính như sau:
- Tác dụng phát quang: Làm sáng bóng đèn… Là tác dụng hữu ích và phổ biến nhất của dòng điện
- Tác dụng nhiệt: Được dùng để sinh nhiệt trong nhiều thiết bị như bàn ủi quần áo, bình đun siêu tốc, bếp điện, nồi cơm điện, máy sấy…
- Tác dụng từ: Sinh ra từ tính làm quay kim nam châm, hút các vật bằng sắt, máy bơm từ…
- Tác dụng sinh lí : Làm co giật, ứng dụng trong châm cứu chữa bệnh…
- Tác dụng hóa học : Ứng dụng trong điện phân, tách đồng ra khỏi dung dịch muối đồng…
Các loại dòng điện trong thực tế
Dựa trên dòng điện tích, dòng điện được phân thành hai loại, tức là dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC).
Dòng điện xoay chiều
Dòng điện tích theo chiều ngược lại tuần hoàn được gọi là dòng điện xoay chiều (AC). Hay còn được gọi ngắn gọn là “Dòng điện AC”. Và dòng điện xoay chiều có các đặc điểm như:
- Dòng điện xoay chiều đổi chiều theo chu kỳ.
- Dòng điện xoay chiều bắt đầu từ không, tăng đến cực đại, giảm đến không, sau đó đổi chiều và đạt cực đại theo chiều ngược lại, sau đó lại trở về giá trị ban đầu và lặp lại chu kỳ này vô hạn.
- Dạng sóng của dòng điện xoay chiều có thể là hình sin, hình tam giác, hình vuông hoặc hình răng cưa,…
- Đặc biệt của dạng sóng không quan trọng — miễn là nó là một dạng sóng lặp lại.
- Điều đó nói lên rằng trong hầu hết các mạch điện, dạng sóng điển hình của dòng điện xoay chiều là sóng hình sin. Dạng sóng hình sin điển hình mà bạn có thể thấy dưới dạng dòng điện xoay chiều được hiển thị trong hình dưới đây.
Dòng điện xoay chiều - Máy phát điện xoay chiều có thể tạo ra dòng điện xoay chiều. Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện đặc biệt được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Nguồn điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng.
Dòng điện một chiều
Dòng điện tích chỉ theo một hướng được gọi là dòng điện một chiều (DC). Hay còn được gọi là “Dòng điện DC”. Dạng sóng của dòng điện một chiều được thể hiện trong hình dưới đây.
DC có thể được tạo ra bởi pin, pin mặt trời, pin nhiên liệu, cặp nhiệt điện, máy phát điện kiểu cổ góp,… Dòng điện xoay chiều có thể được chuyển đổi thành dòng điện một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu.
Nguồn điện một chiều thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp. Hầu hết các mạch điện tử cần nguồn điện một chiều.
Cách đo dòng điện
Trong một mạch điện và điện tử, dòng điện là một thông số thiết yếu cần được đo.
Một dụng cụ có thể đo cường độ dòng điện gọi là ampe kế. Để đo dòng điện ampe kế phải mắc nối tiếp với đoạn mạch có cường độ dòng điện cần đo.
Phép đo cường độ dòng điện qua điện trở bằng ampe kế được thể hiện trong hình dưới đây.
Ngoài ra, còn có một số phương pháp đo dòng điện khác như:
- Dòng điện cũng có thể được đo bằng điện kế. Điện kế cho biết cả chiều và độ lớn của dòng điện.
- Dòng điện có thể được đo bằng cách phát hiện từ trường liên kết với dòng điện mà không làm đứt mạch. Có nhiều dụng cụ khác nhau được sử dụng để đo dòng điện mà không làm đứt mạch.
- Bộ cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall
- Máy biến dòng (CT) (Chỉ đo AC)
- Đồng hồ kẹp
- Điện trở Shunt
- Cảm biến trường điện trở Magneto
Với việc hiểu biết về dòng điện là gì, cũng như nắm được các phương pháp để đo dòng điện. Thì công việc kiểm tra, bảo trì các máy bơm trong hệ thống sản xuất công nghiệp trở nên an toàn và dễ dàng hơn cho chúng ta. Không ai muốn bị điện giật đúng không nào?
