Dòng điện xoay chiều là gì? Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều

Hiện nay, hầu hết các thiết bị, máy móc được sử dụng đều sử dụng dòng điện xoay chiều để hoạt động. Vì thế dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều là gì, cách tạo ra dòng điện xoay chiều, ứng dụng của dòng điện xoay chiều là gì, v.v. Nếu có những thắc mắc này, bạn hãy dành ít phút theo dõi bài viết dưới đây cùng chúng tôi nhé.

Dòng điện xoay chiều là gì?

Dòng điện xoay chiều là gì?

Dòng điện xoay chiều được hiểu là dòng điện có hướng và cường độ thay đổi tuần hoàn theo thời gian. Chúng sẽ tuân theo một quy luật cố định, thường là dao động hình sin có chu kì cố định có dạng tổng quát:

I = Io.cos(ωt+φi)I = Io.cos(ωt+φi)

Trong đó:

• i là giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm t và gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời)
• Io là giá trị cực đại của i (cường độ cực đại Io > 0)
• ω là tần số góc (ω > 0)
• f là tần số của I, T là chu kỳ của i
• (ωt + φ) là pha của i
• φi là pha ban đầu của dòng điện

Dòng điện xoay chiều thường được sử dụng để vận hành hệ thống máy móc, thiết bị gia dụng hay dây chuyền sản xuất… trong các hộ gia đình, công ty, doanh nghiệp.

Cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Dựa trên nguyên lý tạo ra dòng điện xoay chiều là hiện tượng cảm ứng điện từ, chúng ta có thể tạo ra nó bằng một trong hai cách dưới đây.

Cách 1: Dùng cuộn dây kín và một nam châm sau đó cho nam châm quay quanh dây dẫn ta có thể tạo ra dòng điện xoay chiều.

Cách 2: Cho cuộn dây quay quanh một từ trường đã tạo trước đó để tạo ra dòng điện xoay chiều. Đây chính xác là những gì được sử dụng trong các thí nghiệm vật lý.

Các thông số liên quan đến dòng điện xoay chiều

+> Biểu tượng

Dòng điện xoay chiều được ký hiệu là AC, viết tắt của dòng điện xoay chiều có ký hiệu “~”, mô phỏng dạng sóng hình sin theo quy luật dao động của dòng điện xoay chiều.

+> Công thức tính chu kỳ, tần số và công suất

– Chu kỳ của dòng điện xoay chiều là thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại vị trí dao động ban đầu và được xác định theo công thức: T = 2π/ω với T là chu kỳ dao động của dòng điện (s) và φ là góc lệch pha dao động của U và I.

– Tần số là đại lượng biểu thị số lần dao động lặp lại của dòng điện trong 1s và được xác định theo công thức F = 1/T (F là tần số, đơn vị Hz).

– Công suất dòng điện xoay chiều là giá trị biểu thị “công” sinh ra khi sử dụng dòng điện và được xác định theo công thức:

P = UIcosφ

Trong đó:

• U là cường độ điện áp (V)
• I là cường độ dòng điện (A)
• P là công suất (W)
• φ là độ lệch góc giữa pha dao động của U và I

+> suất điện động xoay chiều

Đối với khung dây dẹt có diện tích S và N, vòng dây quay đều với tốc độ ω quanh trục vuông góc với các đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ ⃗B. Theo định luật cảm ứng điện từ sẽ có một suất điện động xuất hiện trong khung dây và thay đổi theo định luật cosin theo thời gian, gọi là suất điện động xoay chiều. Nó được xác định theo công thức:

E = ω.NBSsinωt

Trong đó:

• E là suất điện động xoay chiều (V)
• S là diện tích một vòng dây (S:m2)
• N là số vòng dây của khung
• B là dành cho Tesla (T)
• ω là vận tốc góc không đổi của khung dây

+> Giá trị hiệu dụng

Dòng điện xoay chiều có tác dụng làm nóng tương tự như dòng điện một chiều. Xét về khả năng tản nhiệt trong thời gian dài, dòng điện xoay chiều I = Io.cos(ωt+φi) và nó tương đương với dòng điện một chiều có cường độ không đổi.

Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi. Nếu chúng đi qua cùng một điện trở trong khoảng thời gian bằng nhau thì lượng nhiệt tỏa ra là bằng nhau.

Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bao gồm:

Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = Io/√2

Điện áp hiệu dụng: U = Uo/√2

Sức điện động hiệu dụng: E ​​= Eo/√2

Trong đó Io, Uo, Eo lần lượt là các giá trị cực đại của cường độ dòng điện, điện áp và suất điện động xoay chiều.

+> Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R

Nhiệt lượng Q được tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t khi đặt dòng điện xoay chiều

i

Q = R.I2.t

Ứng dụng của dòng điện xoay chiều

1/ Hiệu ứng quang học

Điện năng được chuyển hóa thành năng lượng ánh sáng, cung cấp ánh sáng phục vụ nhu cầu chiếu sáng của con người. Với hệ thống chiếu sáng phức tạp, đèn nhiều màu, đèn nhấp nháy ấn tượng… được dùng để trang trí.

Dòng điện xoay chiều giúp bóng đèn sáng

2/ Tác dụng nhiệt

Dưới tác dụng của dòng điện, các đồ vật sẽ nóng lên đến một nhiệt độ nhất định phù hợp với nhu cầu của con người như:

– Hệ thống bếp điện: Bếp nướng hồng ngoại, bếp điện,…

Bếp hồng ngoại được sử dụng rất phổ biến hiện nay

– Lò sưởi thông minh, chăn điện, đèn sưởi trong phòng tắm, phòng ngủ,…

3/ Tác dụng từ

Từ trường là một trong những điều kiện cần và đủ để tạo ra dòng điện xoay chiều và chúng ta có thể dễ dàng nhận biết điều này bằng cách đưa thanh sắt lại gần cuộn dây. Nó sẽ bị hút vào.

Tác dụng từ của dòng điện xoay chiều được ứng dụng trong bếp từ và một số ứng dụng khám chữa bệnh trong bệnh viện,…

4/ Tác dụng sinh lý

Trong các bệnh viện, cơ sở y tế, dòng điện xoay chiều được sử dụng trong khám chữa bệnh nhờ tác dụng sốc của dòng điện như châm cứu, kích thích tim…

Máy kích thích tim được sử dụng trong bệnh viện

Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều

So sánh dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều

Mục tiêu	Dòng điện xoay chiều	dòng điện trực tiếp
Biểu tượng	AC, ký hiệu “~”	DC, ký hiệu “+” “-“
Giai đoạn	Có chu kỳ, tần số, pha	không pha trộn
Cường độ hiện tại	Thay đổi theo thời gian và hướng	Có thể tăng hoặc giảm nhưng không đổi hướng
Tính thường xuyên	Tùy theo nguồn mà tần số dòng điện xoay chiều có thể là 50Hz hoặc 60Hz	Tần số dòng điện một chiều luôn là 0Hz
Dòng điện tử	Các electron tiếp tục đổi hướng – tiến hoặc lùi	Các electron di chuyển theo một hướng nhất định và theo quy ước từ dương sang âm
Hướng dòng điện tử	Nam châm quay dọc theo dây	Từ tính ổn định dọc theo dây
Nguồn	Máy phát điện, nhà máy điện	Pin, ắc quy, năng lượng mặt trời
Thông số thụ động	Trở kháng	Điện trở
hệ số công suất	Nằm giữa 0 và 1	Luôn luôn 1
Dạng sóng	Hình sin, hình thang, hình tam giác hoặc hình vuông	Đường thẳng
Khả năng truyền đi khoảng cách xa	Mang nhiều năng lượng nên có thể truyền đi khoảng cách xa	Mang năng lượng thấp nên không thể truyền đi quá xa

Để chuyển đổi từ dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều và ngược lại người ta sử dụng biến tần.

Hình ảnh biến tần

Dòng điện một chiều sẽ chạy vào cuộn sơ cấp của máy biến áp thông qua một đĩa quay có các kết nối phức tạp khác. Khi đĩa quay, dòng điện một chiều sẽ liên tục được chuyển hướng và truyền đến cuộn sơ cấp qua dây dẫn. Máy biến áp nhận dòng điện xoay chiều làm nguồn điện ban đầu thay vì dòng điện một chiều ban đầu. Vì số vòng dây ở cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp nên sẽ làm tăng mức điện áp dòng điện xoay chiều ở đầu ra. Ngoài ra, tốc độ quay của đĩa còn điều chỉnh tần số dòng điện xoay chiều ở đầu ra.

Chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều

Trong ngành điện mặt trời, bộ biến tần được sử dụng để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều để hòa vào lưới điện quốc gia và cung cấp điện cho các phụ tải tiêu thụ.

Vậy labvietchem đã giúp bạn tìm hiểu nó là gì dòng điện xoay chiềuứng dụng của dòng điện xoay chiều, cách chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Hy vọng đây sẽ là những thông tin hữu ích cho bạn đọc.

Xem thêm:

• Máy quang phổ là gì? Hướng dẫn chi tiết cách sử dụng máy quang phổ
• Kỹ thuật an toàn trong phòng thí nghiệm hóa học đạt tiêu chuẩn