Dòng điện là gì? Phân loại và các cách đo dòng điện

Dòng điện là một cụm từ rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày. Chúng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng và không thể thiếu để các thiết bị, máy móc hoạt động. Vì vậy, việc tìm hiểu về Dòng điện là gì? rất cần thiết. Và trong bài viết ngày hôm nay, LabTrường Lê Hồng Phong sẽ giúp bạn giải đáp câu hỏi này một cách chi tiết nhất.

Dòng điện là gì?

Dòng điện là gì? Nguồn gốc của dòng điện

Dòng điện là dòng chuyển động có hướng của các hạt mang điện. Trong mạch điện, dòng điện được tạo ra do sự chuyển động của các electron dọc theo dây dẫn. Các hạt tích điện có thể là các ion hoặc chất điện phân. Trong plasma, cả ion và electron đều đóng vai trò là chất mang điện. Vật liệu dẫn điện bao gồm một số lượng lớn các electron tự do chuyển động ngẫu nhiên từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.

Chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng dòng điện giống như nước chảy qua một đường ống, nước trong đường ống tượng trưng cho điện tích và áp suất tượng trưng cho điện áp. Càng có nhiều nước thì càng tích điện nhiều và áp suất (điện áp) ở cuối đường ống cũng sẽ cao.

Rất lâu trước khi con người xuất hiện, điện được định hình dưới dạng những tia sét do những đám mây tích điện trái dấu phóng xuống mặt đất. Tuy nhiên, phải đến thế kỷ 17, 18 các lý thuyết về điện mới hình thành và phát triển. Đó là những kiến ​​thức giải thích được hiện tượng sét tự nhiên nhưng chưa ai có thể áp dụng được vào thực tế.

Dòng điện được tạo ra từ tia sét

Phải đến cuối thế kỷ 19, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp năng lượng, điện năng mới bắt đầu được khai thác và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất của con người. Chúng được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống như ẩm thực, giao thông, xây dựng, kinh tế, giáo dục,… và ngành năng lượng điện hiện được coi là ngành xương sống trong thế giới con người hiện đại.

Cường độ dòng điện là gì?

Cường độ dòng điện là một đại lượng đặc trưng, ​​biểu thị cường độ dòng điện và số lượng electron đi qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian nhất định (thường là 1 giây). Dòng điện càng yếu thì cường độ dòng điện càng yếu và ngược lại.

Ký hiệu cường độ dòng điện là I, đơn vị là Ampe (ký hiệu A). Đơn vị tính toán này được đặt theo tên của nhà vật lý và toán học người Pháp André Marie Ampère. 1 A sẽ tương ứng với dòng điện chuyển động là 6,24150948 và 1 A = 1000 mA.

Công thức tính dòng điện

1. Công thức tính cường độ dòng điện không đổi

Công thức 1

I = Q/t = (q1 + q2 + q3+…+qn) /t

Dòng điện trung bình chạy trong dây dẫn trong một khoảng thời gian được xác định bằng tỉ số giữa lượng dòng điện đi qua bề mặt đang xét trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian đang xét. Cụ thể như sau:

I tb = ΔQ / Δt

Trong đó:

• I tb: Cường độ dòng điện trung bình (A)
• ΔQ: Điện tích truyền qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt (C ​​- coulomb)
• Δt: Khoảng thời gian được coi là (s)

Nếu khoảng thời gian đang xét là cực kỳ nhỏ thì chúng ta có cường độ dòng điện tức thời được xác định theo công thức I=dQ/dt

Công thức 2

Tôi = P : U

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện (A)
• P là công suất tiêu thụ của thiết bị điện (W)
• U là điện áp (V)

2. Công thức tính cường độ dòng điện theo định luật ôm

Theo định luật Ohm, ta có dòng điện chạy qua một điện trở (hoặc thiết bị Ohm) theo quy luật:

Tôi = U/R

Trong đó

• I là cường độ dòng điện (A)
• U là hiệu điện thế giữa hai cực điện trở (V)
• R là điện trở, đo bằng ôm

3. Công thức tính cường độ dòng điện trong mạch theo định luật Ohm

– Các điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = … = In

– Điện trở mắc song song: I = I1 + I2 + … + In

4. Công thức tính cường độ dòng điện hiệu dụng

Tôi=I0/√2

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện hiệu dụng (A)
• I0 là cường độ dòng điện cực đại (A)

5. Công thức tính dòng điện bão hòa

tôi = không

Trong đó e là điện tích electron

6. Công thức tính cường độ dòng điện 3 pha

I = P/(√3 x U x coshi x hiệu suất)

Trong số đó:

• Tôi là hiện tại (A)
• P là công suất động cơ (W)
• U là điện áp sử dụng (V)

Phân loại dòng điện

Dòng điện hiện tại được chia thành hai loại: dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC).

1. Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều là dòng điện chạy trong dây theo một hướng cố định bất kể cường độ tăng hay giảm, với cường độ dòng điện luôn không đổi và tần số dòng điện bằng 0. Chiều của dòng điện một chiều theo quy ước đi từ dương sang âm và nó được tạo ra từ pin, ắc quy và năng lượng mặt trời.

Chiều dòng điện một chiều không thay đổi

Dòng điện một chiều được sử dụng trong một số thiết bị như điện thoại di động, xe điện, pin, bộ sạc điện thoại, pin, thiết bị điện tử,… Ký hiệu cho dòng điện một chiều là DC. Với những thiết bị sử dụng dòng điện một chiều sẽ có ký hiệu âm (-) và dương (+).

2. Dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có hướng và cường độ thay đổi theo thời gian. Các electron tự do sẽ chuyển động theo hai hướng và thường có một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều trong mạch sẽ chạy theo một chiều rồi tuần hoàn theo chiều ngược lại. Khi nhắc đến dòng điện xoay chiều, chúng ta thường nhắc đến tần số, chu kỳ và giá trị của dòng điện có thể chuyển đổi từ giá trị cao xuống giá trị thấp bằng máy biến áp. Vì vậy, dòng điện xoay chiều chủ yếu được sử dụng để truyền tải và phân phối.

Đặc điểm của dòng điện xoay chiều

Hầu hết các thiết bị điện gia dụng hiện nay đều sử dụng điện xoay chiều, cụ thể: máy điều hòa, tủ lạnh, nồi cơm điện, máy giặt, bếp điện, tivi, bóng đèn huỳnh quang,… Ký hiệu cho dòng điện xoay chiều là AC hoặc (~).

Tác dụng của dòng điện

Dòng điện có ba tác dụng chính: nhiệt, từ và hóa học.

– Hiệu ứng nhiệt: Khi dòng điện chạy qua dây dẫn thì nhiệt độ của dây dẫn tăng lên. Đây là tác dụng làm nóng của dòng điện và được ứng dụng trong các bóng đèn điện, bình nước nóng, bàn là điện, v.v.

– Tác dụng từ: Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ tạo ra một từ trường xung quanh dây dẫn. Đây gọi là tác dụng từ của dòng điện. Các dụng cụ chịu tác dụng từ của dòng điện là: Động cơ điện và nam châm điện.

– Tác dụng hóa học: Năm 1800, William Nicholson – nhà hóa học người Anh đã chỉ ra rằng khi ngâm các điện cực vào nước và cho dòng điện chạy qua nước, bọt khí oxy được tạo ra ở điện cực nối với cực dương và bọt khí hydro được hình thành ở điện cực nối với cực âm. Nguyên nhân là do một số phản ứng hóa học đã xảy ra khi dòng điện chạy qua dung dịch dẫn điện. Đó là tác dụng hóa học của dòng điện. Ngoài bong bóng ở điện cực, cặn kim loại cũng có thể xuất hiện trên điện cực hoặc dung dịch sẽ đổi màu.

Ngoài ra, dòng điện còn có tác dụng làm sáng một số loại đèn LED, đèn bút thử điện và có tác dụng sinh lý khi chạy qua cơ thể người và động vật.

Cách đo dòng điện

1. Sử dụng Ampe kế

Cấu trúc của Ampe kế

– Mắc ampe kế nối tiếp với vật cần đo cường độ dòng điện.

– Cực dương của Ampe kế nối với cực dương của nguồn điện. Tuyệt đối KHÔNG nối trực tiếp 2 chân của Ampe vào 2 cực của nguồn điện để tránh làm hỏng Ampe kế và nguồn điện.

– Nối cực âm của Ampe kế với cực âm của nguồn điện.

Khi sử dụng ampe kế, bạn cần chọn loại có giới hạn đo phù hợp với kết quả cần đo, ampe càng nhỏ có độ chia nhỏ nhất thì độ chính xác của kết quả đo cường độ dòng điện càng cao.

2. Sử dụng đồng hồ vạn năng

Hình ảnh đồng hồ vạn năng

Đối với dòng điện một chiều

– Cắm dây đo màu đen vào cực COM và đầu dò màu đỏ vào cực dương (+).

– Đặt chuyển mạch của đồng hồ vạn năng ở thang đo DC.A – 250mA.

– Ngắt nguồn điện của mạch thí nghiệm.

– Nối dây đo màu đỏ của đồng hồ vạn năng vào cực dương (+) và dây đo màu đen vào cực âm (-) theo chiều dòng điện trong mạch thí nghiệm. Nối đồng hồ vạn năng nối tiếp với mạch thử nghiệm.

– Bật nguồn cho dòng điện chạy trong mạch thí nghiệm.

– Nếu kết quả đo nhỏ hơn 25mA, đặt công tắc về vị trí DC.A – 25mA để có kết quả đo chính xác hơn. Nếu kết quả đo nhỏ hơn 2,5mA, đặt công tắc về vị trí DC.A – 2,5mA.

– Đọc và tính giá trị: Đọc trên cung chia độ C và tính giá trị bằng cách nhân số mũi kim trên cung chia độ với thang chia cho giá trị lớn nhất trên cung chia độ đó.

Đối với dòng điện xoay chiều

– Cắm dây đo màu đen vào cực COM và đầu dò đo màu đỏ vào cực AC – 15A.

– Đặt chuyển mạch của đồng hồ vạn năng sang thang đo AC – 15A.

– Tắt nguồn điện trong các mạch thí nghiệm.

– Nối 2 dây đo của đồng hồ vạn năng vào 2 điểm cần đo dòng điện trong mạch thí nghiệm.

– Bật nguồn cho dòng điện chạy trong mạch thí nghiệm.

– Đọc và tính giá trị: Đọc trên cung chia độ E15 và tính giá trị bằng cách nhân số mũi kim trên cung chia độ nhân với thang chia cho giá trị lớn nhất trên cung chia độ đó.

Trên đây là một số thông tin về dòng điện mà LabTrường Chu Văn An muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng qua bài viết này các bạn đã hiểu Dòng điện là gì?tác dụng của dòng điện và biết cách đo dòng điện một cách chính xác.