Tư Vấn Thiết Bị Rửa Xe

Điện là gì? Dòng điện là gì? Các công thức tính dòng điện

Điện là thứ đã quá thân thuộc với mọi người dân trên thế giới, không ai là không sử dụng điện, từ những hộ gia đình đến các khu chế xuất, khu công nghiệp nhưng không phải ai cũng hiểu rõ bản chất về điện như điện là gì, dòng điện là gì, cách tính dòng điện … Bài viết dưới đây sẽ cung cấp đầy đủ kiến thức về vấn đề này.

Điện là gì?

Tuy điện là một lĩnh vực rất quen thuộc trong cuộc sống. Nhưng không phải ai cũng biết khái niệm cụ thể của điện là gì. Hiểu một cách đơn giản, điện là sự dịch chuyển của điện tích. Đây là một khái niệm tổng quát để chỉ sự dịch chuyển hay đứng yên của điện tích.

Điện là tập hợp các hiện tượng vật lý đi kèm với sự có mặt và dịch chuyển của dòng điện tích. Trong các hiện tượng điện, các điện tích tạo ra trường điện từ. Mà trường này lại tác động đến các điện tích khác.

Đồng thời, điện cũng là một tập hợp các hiện tượng vật lý liên quan tới sự hút hay đẩy nhau của các electron – điện tích âm và notron – điện tích dương. Sự hút và đẩy nhau này tạo ra năng lượng điện.

Các điện tích có điện tích âm (như là electron, còn gọi là điện tử), và dương (như là proton và các ion dương). Các hạt tích điện cùng dấu thì đẩy nhau, khác dấu hút nhau, các lực tương ứng là lực đẩy và lực hút.

Dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện. Trong các mạch điện, dòng điện tạo ra do sự chuyển dịch của các electron dọc theo dây dẫn. Ngoài ra, hạt mang điện cũng có thể là các ion hoặc chất điện ly. Trong trường hợp plasma thì cả ion và electron đều đóng vai trò này.

Vì lý do quy ước trong lịch sử, chiều dương của dòng điện được định nghĩa có cùng chiều với hướng di chuyển của các điện tích dương chứa trong nó, hoặc là hướng truyền từ phần cực dương trong mạch sang phần cực âm. Dòng điện định nghĩa theo cách này gọi là dòng điện quy ước. Trong các mạch điện tử chiều dương của dòng điện là chiều ngược với hướng chuyển động của các electron trong mạch. Tuy vậy phụ thuộc vào từng điều kiện, dòng điện có thể gồm dòng các hạt điện tích chạy theo một trong hai hướng, hay thậm chí cả hai hướng cùng một lúc. Quy ước chiều dương, chiều âm chỉ là cho đơn giản hóa trong các trường hợp.

Trong vật liệu dẫn, các hạt tích điện có khả năng dịch chuyển tạo ra dòng điện được gọi là các hạt mang điện. Trong kim loại, chất dẫn điện phổ biến nhất, các hạt nhân tích điện dương không thể dịch chuyển, chỉ có các electron tích điện âm có khả năng di chuyển tự do trong vùng dẫn. Do đó, trong kim loại các electron là các hạt mang điện. Trong các vật liệu dẫn khác, ví dụ như các chất bán dẫn, hạt mang điện có thể tích điện dương hay âm phụ thuộc vào chất pha. Hạt mang điện âm và dương có thể cùng lúc xuất hiện trong vật liệu, ví dụ như trong dung dịch điện ly ở các pin điện hóa.

Hiện nay, có hai loại dòng điện được dùng phổ biến nhất chính là dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. 

  • Dòng điện một chiều: Được ký hiệu là DC, là từ viết tắt của từ Direct Current. Dòng điện này chỉ chảy theo một hướng cố định và không thay đổi. Cường độ dòng điện có thể thay đổi nhưng sẽ không đổi chiều. Điện một chiều được tạo ra từ pin, ắc quy, năng lượng mặt trời,…
  • Dòng điện xoay chiều: Điện xoay chiều được kí hiệu là AC, viết tắt của từ Alternating Current. Dòng điện này có giá trị biến đổi theo thời gian. Những biến đổi này sẽ theo một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc từ sự biến đổi của nguồn điện một chiều.

Các công thức tính dòng điện:

Cường độ dòng điện chính là đại lượng đặc trưng cho sự tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện.

Trong hệ SI, cường độ dòng điện có đơn vị Ampe.

I = Q / t = (q1+q2+q3+…+qn) / t

Cường độ dòng điện còn được xác định bằng thương số giữa điện lượng ∆q được dịch chuyển qua tiết diện thẳng của 1 vật dẫn trong 1 khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó..

Itb=ΔQ/Δt

Trong đó:

Itb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A (ampe)

ΔQ là điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt, đơn vị là C (coulomb)

Δt là khoảng thời gian được xét, đơn vị là s (giây)

Khi khoảng thời gian được xét vô cùng nhỏ, ta có cường độ dòng điện tức thời:

I=dQ/qt

Cường độ dòng điện không đổi

Cường độ dòng điện không đổi là cường độ dòng điện có giá trị không thay đổi theo thời gian.

I = q / t (A)

Trong đó: 

I là cường độ dòng điện không đổi (A)

q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn ( C)

t thời gian điện lượng chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn (s)

Cường độ dòng điện hiệu dụng

Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện đó là như nhau.

I = I0 / √2

Trong đó:

I là cường độ dòng điện hiệu dụng

I0 là cường độ dòng điện cực đại

Công thức tính cường độ dòng điện theo định luật ôm

I = U / R

Trong đó:

I: Cường độ dòng điện (đơn vị A)

U: Hiệu điện thế (đơn vị V)

R: Điện trở (đơn vị Ω)

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch theo định luật ôm

Nối tiếp: I = I1 = I2 = … = In

Song song: I = I1 + I2 + … + In

Công suất dòng điện 1 chiều:

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của người hoặc máy, được xác định bằng công thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Công thức tính công suất:

P=A.t

Trong đó :

P: công suất (Jun/giây(J/s) hoặc Oát (W))

A: công thực hiện (N.m hoặc J)

t: thời gian thực hiện công (s)

Đơn vị: Oát (W)

Cách quy đổi sang W:

1KW = 1000W

1MW = 1.000.000W.

Công thức tính công suất dòng điện 1 chiều:

P = I2 / R

Trong đó:

I: Cường độ dòng điện

R: Điện trở của đoạn mạch

Công suất của nguồn điện: Công suất Png của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng điện năng tiêu thụ của toàn mạch

Png = Ang / t = E * I

Trong đó:

Png: Công suất của nguồn điện (W)

Ang: Công của nguồn điện (J)

E: Suất điện động của nguồn điện (V)

Công suất điện của mạch điện xoay chiều :

P = U.Icos(φu– φi) = UIcosφ​

Trong đó:​

P: công suất của mạch điện xoay chiều (W)

U: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch điện xoay chiều (V)

I: cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều (A)

cos φ: hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều

Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều tương tự như của mạch điện có dòng điện không đổi, được xác định bằng biểu thức sau:

W = P.t​

Trong đó:​

W: điện năng tiêu thụ (công của mạch điện) (J)

P: công suất mạch điện (W)

t: thời gian sử dụng điện (s)

Để đo điện năng tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều, người ta sử dụng công tơ điện. Lúc này, điện năng tiêu thụ được tính theo đơn vị là kWh (số điện):

1 số điện = 1kWh = 1000(W).3600(s) = 3 600 000 (J).

Hi vọng bài viết trên đây cung cấp được các kiến thức cần thiết và hữu ích cho bạn để có thể vận dụng vào đời sống hằng ngày ngay cả khi bạn không làm về ngành điện.

Related Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *