English
Từ khi ra đời dòng điện đã đóng một vai trò rất quan trọng đối với đời sống, sự phát triển của con người. Không chỉ được dùng trong sinh hoạt thường ngày, nguồn điện còn có thể giúp các thiết bị máy móc trong các ngành công nghiệp sản xuất có thể vận hành tốt. Vậy dòng điện là gì? Có bao nhiêu loại dòng điện và công dụng của chúng, cách đo đạc dòng điện như thế nào? Tất cả sẽ có trong bài viết chia sẻ sau đây.
Nội dung chính
Dòng điện là gì? Đặc điểm
Dòng điện là gì? – Chúng được định nghĩa chính là dòng chứa các hạt mang điện chạy qua dây dẫn và các thành phần. Các hạt mang điện có thể là các chất điện ly, các ion, electron. Đôi với plasma thì cả ion và electron đều là những hạt mang điện tích. Những vật liệu dẫn điện sẽ mang một số lượng lớn các electron tự do dịch chuyển ngẫu nhiên từ nguyên tử này sang nguyên tử khác
Theo như các nhà khoa học uy ước rằng nó là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương và độ lớn của dòng electron sẽ ngang bằng với độ lớn của dòng điện, tuy nhiên sẽ ngược chiều với chiều dòng điện bên trong mạch.
Công thức để tính độ lớn của cường độ dòng điện: I = V/R
Trong đó: I là cường độ dòng điện, V là giá trị điện áp, R là điện trở
Đơn vị tính của cường độ dòng điện sẽ là ampe (ký hiệu là A)
Khi dòng điện chạy qua 1 vật dẫn thì lúc này ta sẽ nói rằng có dòng điện bên trong vật dẫn. Ở những môi trường khác nhau thì những hạt mang điện sẽ có cấu tạo tương ứng và có những đặc điểm tạo nên bản chất riêng của dòng điện trong môi trường này.
Đặc điểm của dòng điện trong từng loại môi trường khác nhau
Dòng điện kim loại
Đặc điểm của dòng điện kim loại là sự dịch chuyển có hướng của các electron, chúng sẽ có chiều ngược lại với chiều của điện trường. Do đó nên điện trở suất của kim loại sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ. Ta có công thức: ρ = ρo[1 + α(t – to)]
Trong đó:
- α là hệ số nhiệt điện trở trong kim loại (K-1)(K-1)
- ρo: điện trở suất của vật liệu kim loại tại nhiệt độ đo to
Ngoài ra người ta cũng tính suất điện động của cặp nhiệt điện bằng công thức: E = αT(T1 – T2)
Trong đó:
- T1 – T2 là giá trị chênh lệch nhiệt độ giữa 2 đầu nóng – lạnh
- αT thể hiện giá trị hệ số nhiệt điện động tương ứng
Dòng điện trong chất điện phân
Là dòng điện trong các dung dịch chất điện phân như axit, bazo, muối phân li thành các ion,.. Dòng điện trong những chất điện phân này là dòng điện chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường và sẽ được phân thành 2 hướng ngược chiều với nhau. Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân sẽ tác dụng với cực dương và tạo thành những chất điện phân tan trong dung dịch này, đồng thời chúng sẽ khiến cho phần cực dương dần bị ăn mòn đi. Đây còn gọi là hiện tượng dương cực tan. Khi dòng điện đi tới điện cực thì chỉ có các electron có thể đi tiếp còn những lượng vật chất khác sẽ đọng lại ở các điện cực và gây nên hiện tượng điện phân.
Dòng điện trong chất khí
Trong những điều kiện thường thì không khí sẽ không dẫn điện và chỉ có thể dẫn điện khi trong không khí diễn ra ion hóa các phân tử. Dòng điện trong không khí là dòng điện chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và các electron do chất khí bị ion hóa tạo ra
Khi sử dụng những nguồn điện có khả năng gây nên hiệu điện thế lớn thì sẽ xuất hiện hiện tượng hạt nhân tải điện. Quá trình phóng điện sẽ vẫn được diễn ra khi không có các tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài. Còn được gọi là quá trình phóng điện tự lực
Dòng điện trong chân không
Theo đặc điểm chỉnh lưu Diot trong môi trường chân không nên chỉ cho phép dòng điện đi theo 1 chiều. Dòng electron sẽ tăng tốc và đổi hướng nhờ vào 2 yếu tố là từ trường và điện trường. Chúng được ứng dụng trong loại đèn tua catot. Vậy nên dòng điện trong chân không là electron chuyển dịch từ phía cực âm sang cực dương và chịu tác dụng của lực điện trường.
Bản chất của dòng điện trong chân không là không có năng lượng và không có vật chất.
Dòng điện trong các chất bán dẫn
Dòng điện trong các chất bán dẫn sẽ là dòng điện trong các nhóm chất như Ge, Si,.. Trong nhiều điều kiện khác nhau sẽ có thể dẫn điện hoặc không, nên mới được gọi là bán dẫn.
Chất bán dẫn sẽ dẫn điện bằng 2 loại hạt là hạt electron và lỗ trống. Ở những loại bán dẫn tinh khiết thì mật độ các hạt electron sẽ bằng với mật độ của các lỗ trống. Với trường hợp mật độ electron lớn hơn lỗ trống thì sẽ là loại bán dẫn loại n, còn mật độ lỗ trống lớn hơn mật độ electron thì là bán dẫn loại p.
Bán dẫn còn được sử dụng để chế tạo nên transistor mang đặc tính khuếch tán dòng điện. Như vậy thì dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các electron chuyển động ngược chiều điện trường và các lỗ trống sẽ chuyển động cùng chiều với điện trường
Có bao nhiêu loại dòng điện?
Hiện nay chúng ta có thể phân loại dòng điện thành 2 loại chính là dòng điện 1 chiều và dòng điện xoay chiều.
Dòng điện một chiều – DC
Đây là dòng điện chạy trong dây dẫn theo 1 chiều cố định dù cường độ dòng điện có tăng hay giảm đi so với độ lớn của dòng điện. Chiều của dòng điện của điện 1 chiều sẽ được quy ước từ chiều dương sang chiều âm và nó được tạo từ những nguồn điện như là ắc quy, pin, năng lượng mặt trời
Dòng điện một chiều DC thường sẽ được sử dụng cho một số thiết bị như là trong sạc điện thoại di động, điện thoại di động, xe điện, pin, bình ắc quy, các thiết bị điện tử,.. Đối với những thiết bị sử dụng dòng điện 1 chiều thì sẽ có ký hiệu 2 đầu cực là dấu cộng (+) và dấu trừ (-) đại diện cho 2 cực dương và âm
Dòng điện xoay chiều – AC
Đây là dòng điện có chiều và độ lớn sẽ thay đổi theo thời gian, các electron tự do có trong nguồn điện sẽ di chuyển theo 2 hướng và sẽ tuân theo 1 chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều bên trong mạch sẽ di chuyển theo 1 chiều và sau đó sẽ di chuyển theo chiều ngược lại theo định kỳ
Nhắc đến dòng điện xoay chiều AC thì người ta sẽ thường nhắc đến các yếu tố như chu kỳ, tần số và giá trị của dòng điện. Giá trị của dòng điện có thể chuyển đổi từ những giá trị cao sang giá trị thấp hơn thông qua máy biến áp. Hầu hết các thiết bị điện gia dụng dùng cho gia đình hiện nay đều sử dụng dòng điện xoay chiều để hoạt động như là: TV, tủ lạnh, nồi cơm điện, máy lạnh, bếp điện, máy giặt, bóng đèn huỳnh quang,.. Ký hiệu của dòng điện xoay chiều AC là (~)
Tác dụng của dòng điện
Sau khi đã được tìm hiểu về dòng điện là gì, biết các đặc điểm củ dòng điện theo môi trường và số loại dòng điện thì ngay bây giờ hãy cùng tìm hiểu những tác dụng, lợi ích mà dòng điện mang lại cho con người hiện nay:
- Tác dụng phát quang: là ứng dụng phổ biến nhất của dòng điện giúp làm sáng cho bóng đèn điện
- Tác dụng nhiệt: dòng điện được sử dụng để sinh nhiệt giúp những thiết bị, sản phẩm đồ điện như bàn ủi, ấm đun nước siêu tốc, nồi cơm điện, bếp điện, máy sấy,.. có thể hoạt động nhằm đáp ứng những nhu cầu của con người
- Tác dụng từ giúp kim nam châm quay, hút các vật bằng sắt, kim loại, phát triển các động cơ chạy bằng điện
- Tác dujnh sinh lý tạo nên một số cơn co giật ở vùng cơ trên cơ thể, ứng dụng vào châm cứu chữa bênh
- Tác dụng hóa học được ứng dụng trong điện phân, tách kim loại đồng ra khỏi muối đồng,..
Cách đo đạc dòng điện an toàn, chính xác, hiệu quả
Để đo đạc được dòng điện, cường độ dòng điện thì dụng cụ không thể thiếu là ampe kế. Chúng sẽ được mắc nối tiếp với đoạn mạch có cường dòng điện cần đo đạc, sau đó ta có thể đo được cường độ dòng điện đi qua ampe kế.
Ngoài ra người ta còn có thể đo đạc bằng nhiều phương pháp khác như là:
- Sử dụng điện kế để đo chiều dòng điện và độ lớn của dòng điện
- Đo đạc dòng điện bằng cách phát hiện từ trường liên kết với dòng điện mà không làm đứt mạch bằng nhiều dụng cụ khác nhau
- Sử dụng bộ cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall
- Dùng máy cảm biến dòng CT chỉ đo được dòng điện xoay chiều
- Sử dụng đồng hồ kẹp
- Dùng dụng cụ điện trở Shunt
- Dùng cảm biến trường điện trở Magneto
Những thông tin mà CtiSupply mang lại hôm nay chắc hẳn đã giúp cho bạn giải đáp được những thắc mắc về dòng điện là gì, nắm được các phương pháp đo đạc dòng điện để từ đó thực hiện các công tác kiểm tra, bảo trì các thiết bị điện trở nên an toàn, dễ dàng hơn.