Cường độ dòng điện là gì? Đơn vị và công thức tính

Lê Hồng Phong

Cường độ dòng điện là đại lượng quen thuộc trong vật lý, biểu thị cường độ dòng điện. Đại lượng này là cơ sở để tính toán và xây dựng các hệ thống điện, thiết bị điện trên toàn cầu. KTH ELECTRIC xin gửi đến các bạn bài viết về cường độ dòng điện: ký hiệu, đơn vị, công thức tính và cách đo.

Khái niệm cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện là lượng điện tích di chuyển qua một tiết diện trong một đơn vị thời gian. Đại lượng này biểu thị độ mạnh – điểm yếu của dòng điện.

Cường độ dòng điện được ký hiệu là I (viết tắt của từ tiếng Pháp Intensité, nghĩa là cường độ). Đơn vị là A (ampe) trong hệ SI. Ngoài ra còn có các đơn vị khác như μA (1A = 1.000.000μA); mA (1A = 1.000mA); 1kA (1kA = 1.000A),…

Trong cuộc sống, cường độ dòng điện là quan trọng nhất trong việc xây dựng và vận hành hệ thống tiêu thụ điện. Trên bề mặt của tất cả các thiết bị điện đều có ghi ngưỡng dòng điện hoạt động. Các thành phần trong hệ thống như dây dẫn, thiết bị điện, ổ cắm… cần phải tương thích với nhau một phần dựa trên cường độ dòng điện. Ví dụ:

• Cường độ dòng điện của các thiết bị điện gia dụng thường từ 1A đến 125A.
• Cường độ dòng điện của các thiết bị điện công nghiệp và thương mại thường từ 16A đến 6300A.

Công thức tính cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện có thể được tính toán dựa trên nhiều đại lượng liên quan, phổ biến nhất là điện tích và điện áp.

Dựa vào điện

Công thức tính cường độ dòng điện không đổi là:

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện không đổi, đơn vị là A (ampe)
• Q là lượng điện đi qua tiết diện dây, đơn vị là C (Culomb)
• t là thời gian để điện tích truyền đi, đơn vị là s (giây).

Công thức tính cường độ dòng điện trung bình là:

Trong đó:

• Itb là cường độ dòng điện trung bình
• ΔQ là lượng điện di chuyển qua tiết diện trong khoảng thời gian Δt
• Δt là khoảng thời gian tính toán

Công thức tính cường độ dòng điện tức thời là:

Dựa trên điện áp

Theo định luật Ohm, công thức tính cường độ dòng điện là:

Trong đó:

• U là điện áp, đơn vị là Volt (V)
• R là điện trở, đơn vị là Ohm (Ω)

Trong thực tế, việc tính toán dòng điện trong mạch 1 pha hoặc 3 pha sẽ cần thêm hằng số (3 đối với mạch 3 pha) và hệ số công suất cosφ.

Công thức tính cường độ dòng điện tức thời theo định luật Watt là:

Trong đó:

• P là điện năng tiêu thụ, đơn vị là Watt (W)
• U là điện áp
• R là điện trở

Các cách đo dòng điện trong mạch

Hiện nay có một số dụng cụ có chức năng đo cường độ dòng điện trong mạch:

• Ampe kế: Dụng cụ chuyên dụng phổ biến nhất dùng để đo dòng điện.
• Đồng hồ đo đa năng: Dụng cụ này ngoài đo dòng điện còn có thể đo điện áp, tần số,…
• Ampe kìm: Là dụng cụ đo điện có sử dụng kìm kẹp trực tiếp vào dòng điện để đo. Dụng cụ này có thể đo đồng thời nhiều đại lượng khác.
• Các thiết bị khác: Đầu dò hiệu ứng Hall, kẹp dây và cuộn dây Rogowski.

Đo dòng điện được sử dụng để tính toán dòng điện trong mạch, xác định dòng điện rò rỉ, sửa chữa thiết bị điện, bảo trì và bảo dưỡng hệ thống điện.

Hiện tượng liên quan đến cường độ dòng điện

Trong thực tế có rất nhiều hiện tượng liên quan đến sự thay đổi cường độ dòng điện, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống:

• Quá tải điện: Cường độ dòng điện vượt quá ngưỡng quy định (thường cao hơn trong khoảng 100% – 500%), nguyên nhân là do dòng điện khởi động của thiết bị hoặc thiết bị hoạt động quá công suất. Hiện tượng này gây nóng, hư hỏng hoặc cháy nổ các thiết bị điện.
• Đoản mạch: Dòng điện đi được quãng đường ngắn hơn bình thường khiến thời gian di chuyển ngắn hơn và cường độ dòng điện tăng đột ngột, có thể cao gấp hàng nghìn lần so với bình thường. Hiện tượng này có thể gây cháy, nổ các thiết bị điện.
• Rò rỉ điện: Một phần dòng điện di chuyển ra khỏi đường dây và đi ra ngoài. Cường độ dòng điện trong hiện tượng này khá thấp, chỉ dưới 1A nhưng chỉ cần 30mA cũng có thể gây ra điện giật nguy hiểm.
• Hồ quang điện: Là quá trình phóng điện tự cấp giữa hai điện cực, kèm theo ánh sáng lớn và nhiệt độ mạnh. Khi đó dòng điện trong mạch sẽ khá lớn và có thể gây đoản mạch.

Có thể thấy, cường độ dòng điện là một đại lượng đặc trưng trong ngành điện, xuất hiện ở mọi mặt và liên quan mật thiết đến đời sống. Việc xác định được đại lượng này và phương pháp tính toán, đo lường sẽ giúp bạn lựa chọn và sử dụng các thiết bị điện hiệu quả và an toàn hơn. Tìm hiểu thêm các thuật ngữ khác ngành điện tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/