Điện áp là gì? Ký hiệu, đơn vị đo và công thức tính

Ngày nay, điện đóng vai trò không thể thiếu trong đời sống và sản xuất hàng ngày. Trong đó, điện áp là khái niệm cơ bản trong lĩnh vực điện lực, quyết định sự hoạt động của các thiết bị điện tử, máy móc… Vậy điện áp là gì? Cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu về ký hiệu, công thức và phân loại điện áp.

khái niệm điện áp

Điện áp (còn được gọi là hiệu điện thế, áp suất điện) là đại lượng vật lý đặc trưng cho hiệu điện thế giữa hai điểm trong mạch điện. Nói cách khác, điện áp là áp suất điều khiển các electron tích điện, làm cho các điện tích dương di chuyển từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp, tạo thành dòng điện. Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong mạch càng lớn thì dòng điện chạy càng mạnh.

Đơn vị đo điện áp là Volt (ký hiệu: V). “Cha đẻ” của thuật ngữ này là nhà vật lý người Ý Alessandro Volta (1745-1827), người phát minh ra pin volta – tiền thân của pin gia dụng ngày nay. Điện áp được xác định trên dây dẫn điện. Lưới điện công nghiệp là 380V và lưới điện gia đình thường là 220V.

Các khái niệm liên quan đến điện áp:

Điện áp định mức (ký hiệu Udm hoặc Udd): Điện áp định mức là cơ sở để thiết kế và vận hành lưới điện. Đây là đại lượng quan trọng nhất, quyết định khả năng chịu tải của lưới điện.

Lưới điện có 2 loại điện áp: điện áp đường dây (giữa 2 dây pha) và điện áp pha (giữa dây pha và dây trung tính hoặc đất). Điện áp định mức thuộc về điện áp đường dây và chỉ lưới điện hạ áp mới sử dụng điện áp pha.

điện áp một chiều: Là điện áp một chiều, biểu thị hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện đi qua đoạn mạch một chiều.

điện áp xoay chiều: Điện áp xoay chiều, có hướng và cường độ điện áp thay đổi theo thời gian cả về hướng và độ lớn. Có hai loại điện áp xoay chiều thường được sử dụng: 1 pha và 3 pha.

• Điện áp xoay chiều một pha: Dùng cho lưới điện dân dụng. Ở Việt Nam điện áp xoay chiều một pha phổ biến là 220V, ở nước ngoài sẽ là 110V.
• Điện áp xoay chiều 3 pha: Được sử dụng rộng rãi cho lưới điện công nghiệp và các thiết bị công suất lớn có giá trị điện áp 380V.

Điện áp tiếp xúc và điện áp bước: Điện áp tiếp điểm là điện áp đặt vào cơ thể con người khi tiếp xúc với vật có điện áp. Điện áp bước là điện áp giữa hai chân người khi di chuyển trên mặt đất ở khu vực có sự cố về điện hoặc bị sét đánh.

Điện áp pha: Điện áp giữa dây pha và dây trung tính. Ví dụ điện áp công nghiệp là 380V thì dây pha cũng bằng 380V.

Điện áp danh định: Giá trị điện áp, có đơn vị đo V, được quy định trên danh nghĩa để xác định hoặc xác định điện áp của hệ thống.

Điện áp tức thời: Là giá trị của dòng điện và điện áp được tạo ra tại một thời điểm.

Điện áp hiệu dụng: Giá trị bình phương trung bình của điện áp cực đại ở hai đầu mạch.

điện áp VDC: Điện áp một chiều hạ áp 12V hoặc 24V quy đổi về điện áp 220V.

Ký hiệu và công thức tính điện áp

Ký hiệu điện áp

Điện áp thường được ký hiệu là U hoặc V, trong đó U là ký hiệu phổ biến được sử dụng trong các công thức điện và sơ đồ mạch điện. V là ký hiệu thay thế khi bạn muốn nhấn mạnh đơn vị đo điện áp là Volt (V).

Công thức tính điện áp

Theo định luật Ôm

Công thức tính điện áp như sau: U = I x R

Trong đó:

• U: Điện áp (đơn vị Volt – V)
• I: Cường độ dòng điện (đơn vị Ampe – A)
• R: Điện trở (đơn vị Ohm – Ω)

Tại 2 điểm của mạch

Điện áp được tính theo công thức: U(AB) = U(A) – U(B) = – U(AB).

Theo sơ đồ mạch

Mạch nối tiếp: U = U1 + U2 + … + Un

Mạch song song: U = U1 = U2 = … = Un

Trong đó:

• U: Tổng điện áp của mạch
• U1, U2, …, Un: Điện áp trên từng phần tử trong mạch

Phân loại điện áp

Điện áp AC & DC

Điện áp DC là dòng điện một chiều có dạng sóng phẳng không đổi hướng theo thời gian, thường được tạo ra từ pin, ắc quy hoặc các nguồn dòng điện một chiều khác. Điện áp DC được sử dụng trong các mạch điện tử logic và điều khiển.

Điện áp xoay chiều là dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình sin, sóng tam giác hoặc sóng xung, thay đổi hướng và cường độ theo thời gian. Ở đây, điện áp và dòng điện đảo chiều liên tục với một tần số nhất định (thường là 50Hz hoặc 60Hz).

Điện áp xoay chiều thường được tạo ra bởi các nhà máy điện và phân phối đến các doanh nghiệp và hộ gia đình.

Hệ thống điện áp

Theo lưới điện, điện áp được chia thành điện áp cao, trung thế và hạ áp.

Điện áp cao: là dòng điện có điện áp rất lớn, thường từ 110kV trở lên, dùng để truyền tải điện năng đi xa với tổn thất thấp, giúp tiết kiệm chi phí và đảm bảo cung cấp đủ điện cho nơi tiêu thụ.

Loại điện áp này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khoa học công nghệ như điều phối nguồn điện trong ống tia âm cực, tạo ra tia X, chùm hạt…

Điện áp trung thế: Điện áp trung bình từ 1kV đến 35kV (theo quy định từ lưới điện quốc gia) được sử dụng để phân phối điện từ các trạm biến áp đến các khu tiêu thụ như khu công nghiệp, nhà cao tầng, hộ gia đình…

Điện áp thấp: Loại điện áp thấp, dưới 1kV, dùng để cấp điện cho các thiết bị điện trong sinh hoạt. Ở Việt Nam, điện áp hạ thế từ 600VAC trở xuống thường dao động từ 220V đến 380V, hoặc 400V, 480V.

Ngoài ra, theo tiêu chuẩn, quy định ở nước ta, điện áp mạng điện gia đình là 220V, tần số 50Hz. Trong khi đó, điện áp lưới điện quốc gia được quy định ở các mức 1500kV, 220kV, 110kV, 35kV, 22kV, 10kV, 6kV, tần số 50Hz.

Phân biệt điện áp và dòng điện

Trên thực tế, dòng điện và điện áp là hai khái niệm thường bị nhầm lẫn. Tuy có mối quan hệ mật thiết nhưng cần phân biệt rõ ràng:

Dòng điện là một đại lượng vật lý đại diện cho chuyển động có hướng của các hạt tích điện, giống như lượng nước chảy qua một đường ống. Trong khi điện áp là đại lượng đặc trưng cho sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trong mạch điện, tương tự như sự chênh lệch độ cao tạo ra lực đẩy dòng nước. Nói cách khác, dòng điện là “lượng” điện, điện áp là “áp suất” của dòng điện.

Dòng điện đo bằng Ampe (A), điện áp đo bằng Volt (V).

Phương pháp đo điện áp

Vôn kế

Vôn kế là thiết bị đo điện áp phổ biến nhất. Vôn kế có 2 đầu nối, một đầu nối với điểm điện áp cao và một đầu nối với điểm điện áp thấp. Kết quả hiển thị trên màn hình vôn kế là giá trị điện áp giữa hai điểm đó. Vôn kế có thể là analog hoặc kỹ thuật số, nhưng kỹ thuật số dễ đọc hơn và hiển thị kết quả chính xác hơn.

Đồng hồ vạn năng

Đây là thiết bị đo đa chức năng cho phép đo điện áp, dòng điện và điện trở. Khi đo điện áp, chỉ cần điều chỉnh đồng hồ về chế độ đo điện áp, sau đó nối dây đo vào 2 điểm của mạch điện.

Cảm biến điện áp

Cảm biến điện áp được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa và điều khiển, giúp theo dõi và ghi lại điện áp theo thời gian thực. Thiết bị này gửi tín hiệu đầu ra về thiết bị điều khiển hoặc máy tính, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi.

Đồng hồ đo điện áp chuyên dụng

Trong các hệ thống điện lớn và phức tạp tại các nhà máy công nghiệp, có những loại máy đo điện áp chuyên dụng dùng để cung cấp thông số điện áp chi tiết hơn, phục vụ cho việc phân tích và xử lý các vấn đề liên quan đến điện áp của kỹ thuật viên.

Ứng dụng điện áp

Điện áp được ứng dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống:

• Trong gia đình: Điện áp từ ổ cắm cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện, phục vụ nhu cầu sinh hoạt, học tập…
• Trong công nghiệp, thương mại, y tế và giao thông vận tải: Máy móc, thiết bị đều cần điện áp để hoạt động. Đặc biệt, điện cao thế được dùng để truyền tải điện đi xa và phân phối đến các khu công nghiệp, nhà máy.
• Ngoài ra, điện áp còn được dùng làm tín hiệu điều khiển chế độ hoạt động của các thiết bị như rơle, contactor,… hay điều chỉnh tốc độ mô tơ của quạt.
• Trong điện tử công suất: Điện áp có ứng dụng trong chuyển đổi và điều chỉnh năng lượng như bộ đổi nguồn AC/DC trong các thiết bị điện tử gia dụng, bộ điều chỉnh điện áp trong máy tính xách tay, điện thoại…

Câu hỏi thường gặp về điện áp

Câu hỏi 1: Làm thế nào để giữ được mức điện áp ổn định?

Hồi đáp: Điện áp hoạt động có thể không ổn định trong trường hợp sụt áp trên đường dây tải điện đến hộ gia đình hoặc các thiết bị điện trong gia đình không sử dụng đúng nguồn điện 220V. Giải pháp đơn giản và phổ biến nhất đó là lắp đặt một bộ ổn áp để ổn định dòng điện trong gia đình.

Câu 2: Khi hiệu điện thế tăng thì dòng điện sẽ như thế nào?

Hồi đáp: Theo định luật Ohm, dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với điện trở. Vì vậy, trong trường hợp điện trở không đổi, nếu điện áp tăng thì dòng điện cũng sẽ tăng.

Câu 3: Nguồn điện lý tưởng được xác định như thế nào?

Hồi đáp: Nguồn điện lý tưởng được chỉ định là nguồn điện có thể duy trì dòng điện ổn định ở bất kỳ điện áp nào mà không bị ảnh hưởng bởi các hạn chế về nguồn điện. Tuy nhiên, trên thực tế không thể đạt được nguồn lý tưởng một cách trọn vẹn.

Câu 4: Điện áp đầu vào là gì?

Hồi đáp: Điện áp đầu vào là mức điện áp được cung cấp cho một thiết bị hoặc hệ thống hoạt động. Đây là nguồn năng lượng điện cần thiết để thiết bị thực hiện chức năng của mình.

Câu 5: Nguồn điện áp là gì?

Hồi đáp: Điện áp nguồn là điện áp được cung cấp bởi một nguồn điện cụ thể, chẳng hạn như pin, máy phát điện hoặc ổ cắm điện gia dụng. Mức điện áp này là giá trị điện áp mà nguồn có khả năng duy trì.

Câu 6: Biên độ điện áp là gì?

Hồi đáp: Biên độ điện áp biểu thị giá trị cực đại của điện áp giữa hai điểm trong mạch điện. Biên độ điện áp được xác định dựa trên sự chênh lệch giữa điện áp cao nhất và điện áp thấp nhất trong một chu kỳ sóng điện áp.

Giảng đường BTB vừa giới thiệu chi tiết về điện áp và cách phân biệt điện áp với dòng điện. Để tìm hiểu những kiến ​​thức khác liên quan đến thuật ngữ ngành điện, vui lòng truy cập website: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/.