Dòng Điện Là Gì ?

Dòng điện là gì ? Trong bài viết này mình sẽ nhắc lại các kiến thức liên quan tới dòng điện một cách dể hiểu nhất. Bài viết dành cho các bạn học sinh, sinh viên và những anh em đi làm đã quên các kiến thức cơ bản liên quan tới dòng điện. Các kiến thức trong bài chia sẻ này không mới nhưng sẽ được hệ thống và mô tả một cách đơn giản, dể hiểu nhất cho các bạn không phải chuyên ngành điện. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Điện là gì ?

Điện xuất hiện trước khi con người tìm ra và sử dụng nó trong cuộc sống hằng ngày.

.Trước khi tìm hiểu về dòng điện là gì chúng ta cần biết điện là gì để hiểu rõ hơn bản chất của dòng điện.

Sét được xem là dòng điện mạnh nhất tồn tại trong thiên nhiên với tốc độ khoảng 100.000 km/s và cường độ lên tới hàng nghìn vôn ( voltage ). Khái niệm điện khá rộng với nhiều cơ chế vật lý khác nhau:

• Điện tích : là một chất của hạt nguyên tử. Các vật chất đều mang điện tích dù rất nhỏ.
• Dòng điện : là sự di chuyển của các hạt điện tích được tính bằng ampe.
• Điện trường : khi các điện tích chuyển động nó tao ra từ trường. Điện trường được tạo ra ngay cả khi nó không có dòng điện
• Điện thế : khả năng sinh công lên một hạt điện tích được tính bằng Vôn ( voltage )
• Điện năng : nguồn cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện.
• Nam châm điện : hoạt động dựa trên nguyên tắc từ trường. Hoạt động khi được cung cấp nguồn điện.

Điện là một hiện tượng vật lý với sự góp mặt của các điện tích. Trong các hiện tượng điện thì các điện tích tạo ra các trường điện từ, mà các trường điện từ này lại tác động đến các điện tích khác.

Dòng điện là gì ?

Khi tôi lên google và gõ tìm kiếm từ khoá “ dòng điện là gì “ thì kết quả tìm kiếm theo Wiki thì : “ 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 dẩn. Ngoài ra, hạt mang điện cũng có thể là các ion hoặc chất điện ly.

Theo định nghĩa : “ dòng điện là gì lớp 7 “

thì

– Dòng điện là dòng của các điện tích chuyển động theo 1 hướng.

– Quy ước về chiều dòng điện là chiều từ cực dương đi qua dây dẫn và các dụng cụ điện tới cực âm của nguồn điện.

Để hiểu đơn giản, tôi lấy ví dụ bình chứa A bị khoá van lại thì nước không thể chảy sang bình chứa B. Khi mở van, sẽ có một lượng nước chảy từ bình chứa A sang B. Do nước chỉ chảy tự nhiên từ A sang B với lực hút của trái đất nên ví dụ này hoạt động tương tự dòng điện một chiều.

Dòng điện chạy từ cực dương sang âm cũng giống như dòng nước chảy từ trên xuống và không thể đi ngược lại.

Chất dẩn điện là gì ?

Các dây dẩn điện đều được làm bằng kim loại. Bạn có biết tại sao hay không ? Tại sao khi mua dây điện thì dây đồng lại được sử dụng phổ biến hơn dây nhôm ?

Một chất được gọi là dẩn điện khi nó cho phép dòng điện chạy qua nó theo một hoặc nhiều hướng. Chúng ta thấy rằng dây dẩn điện có thể dẩn điện dọc theo chiều dài của dây dẩn.

Các kim loại như đồng, nhôm có các điện tích chuyển động là các electron thuận lợi cho việc truyền dẩn điện năng. Phần lớn các vật chất làm từ kim loại đều dẩn điện nhưng đồng được xem là vật liệu phù hợp nhất để làm dây dẩn điện do tính chất vật lý : mềm, dẻo, dể uống cong, giá thành rẻ hơn các kim loại khác.

Vàng ngoài được dùng làm trang sức còn được xem là vật liệu tốt nhất làm vật liệu dẩn điện. Trong các bo mạch máy tính, linh kiện điện tử cao cấp cho y dược, vũ trụ đều dung kim loại vàng để truyền dẩn điện năng.

Ngược lại,

Các chất không dẩn điện được gọi là chất cách điện với ít điện tích chuyển động tự do bên trong. Các chất như : nhựa, sứ thường được làm chất cách điện.

Chiều dòng điện là gì ?

Theo quy ước thì chiều dòng điện là chiều dịch chuyển của các điện tích dương. Chiều của dòng điện được phân chia thành các trường hợp sau :

• Trong kim loại : các điện tích dương ( proton ) chỉ giao động tại chỗ, còn các điện tích âm ( electron ) lại chuyển động. Chiều của dòng điện trong kim loại là chiều di chuyển có hướng từ cực âm qua cực dương.
• Trong các môi trường dẩn điện như điện phân, plasma các hạt điện tích trái dấu có thể di chuyển cùng lúc và ngược chiều nhau.
• Trong các chất bán dẩn PNP dù là các electron di chuyển nhưng dòng điện lại là sự chuyển động của các điện tích dương. Tuỳ vào các linh kiện điện tử như điện trở, tụ điện, transitor có thể nối với các tải 1 chiều thì dòng đi từ cực dương của nguồn qua tải đến cực âm.
• Trong các mạch điều khiển một chiều DC thì chiều của dòng điện được quy ước là chiều của các điện tích dương và ngược với điện tích âm.
• Với nguồn DC thì đi từ cực âm qua cực dương

Dòng điện theo quy ước là chiều từ cực dương qua dây dẩn tới các thiết bị tiêu thụ điện rồi tới cực âm của nguồn. Điều này dể dàng kiểm chứng nếu bạn ngồi trên ghé nhựa / gỗ ( cách điện ) chạm vào dây pha ( 220V ac ) nhưng chân không chạm đất. Thì bạn sẽ không bao giờ bị giật.

Chiều dòng điện trong kim loại

Theo quy ước thì chiều của dòng điện là chiều của các điện tích dương. Do vậy dòng điện trong kim loại ngược chiều với chiều của các electron tự do. Các electron là các hạt mang điện nên dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dịch của các hạt electron.

Cường độ dòng điện là gì ?

Cường độ dòng điện là lượng điện tích đi qua bề mặt trong một đơn vị thời gian. Cường độ dòng điện được ký hiệu bằng chữ I có đơn vị là Ampe.

Công thức 1 :

I = Q / t

Với :

• Q là là lượng điện chuyển qua bề mặt được tính bằng coubomb ( C )
• T : thời gian được tính bằng giây ( s )

Công thức 2 :

I = U / R

Với :

• I : cường độ dòng điện được tính bằng Ampe ( A )
• U : điện áp giữa hai đầu điện trở được tính bằng Voltage ( V )
• R : điện trở được tính bằng ohm

Công thức 3 :

Trong thực tế chúng ta lại sử dụng một công thức khác :

I = P / U

Với :

• I : là cường độ dòng điện ( A )
• P : công suất tiêu thu điện được tính bằng Watt ( W )
• U : điện áp sử dụng hay còn gọi là hiệu điện thế ( V )

Đơn vị đo cường độ dòng điện là gì ?

Như cả 3 công thức trên thì cường độ dòng điện sẽ luôn được ký hiệu là I được viết tắt bởi từ Intensité ( tiếng Pháp ), dịch ra có nghĩa là cường độ.

Đơn vị là của cường độ dòng điện là Ampe được viết tắt là A đầu tiên.

Dòng điện xoay chiều

Chúng ta thường nghe tới dòng điện 1 pha, dòng điện 3 pha đều được gọi chung là dòng điện xoay chiều. Dòng điện một pha được sử dụng trong đời sống hằng ngày và các ứng dụng có công suất thấp.

Trong khi đó dòng điện 3 pha được sử dụng cho các nhà máy, xí nghiệp có công suất lớn sử dụng điện áp 3 pha 380V / 480Vac. Chúng ta cùng tìm hiểu dòng điện xoay chiều là gì nhé.

Dòng điện xoay chiều là gì ?

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ có thể thay đổi theo thời gian. Những thay đổi này tuần hoàn theo chu kỳ nhất định theo hình Sin. Dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi máy phát điện xoay chiều hoặc từ biến tần để biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều.

Dòng điện xoay chiều được ký hiệu là AC viết tắt của chữ Alternating Current. Các loại dòng điện xoay chiều phổ biến là : 110Vac, 220Vac, 380Vac, 480Vac.

Ký hiệu của dòng điện xoay chiều dạng dấu ngã ( ~ ) tương tự biểu tượng hình SIN trong toán học. Biểu thị sự lên xuống liên tục của dòng điện xoay chiều.

Ứng dụng của dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều 1 pha được sử dụng trong điện sinh hoạt hằng ngày của con người. Điện 220Vac cấp cho gia đình là loại 1 pha với 2 dây bao gồm 1 dây pha và một dây trung tính có tần số là 50Hz. Chúng ta có thể thay đổi tần số của dòng điện thông qua các biến tần.

Tất cả các thiết bị chúng ta sử dụng hằng ngày như : đèn chiếu sáng, máy lạnh, tủ lạnh, máy quạt, tivi .v.v. đều dùng nguồn điện xoay chiều. Khi khởi động trực tiếp động cơ vào nguồn điện điều đó có nghĩa rằng bạn đang sử dụng hết 100% công suất của motor với nguồn 220Vac, tần số là 50Hz.

Các thiết bị gia dụng như quạt, bếp từ, bàn ủi … có thể điều chỉnh được công suất thông qua các nút nhấn ngay trên thiết bị. Bên trong các thiết bị được thiết kế sẵn các chế độ để phù hợp với người sử dụng.

Dòng điện 1 chiều

Dòng điện một chiều còn gọi là dòng DC viết tắt bởi Direct Current được dể dàng tìm thấy trên các thiết bị như Pin, bình ắc quy, điện năng lượng mặt trời, sạc điện thoại…

Cách tạo dòng điện 1 chiều

Cách tạo ra dòng điện một chiều đơn giản nhất là dùng một bộ chuyển đổi điện áp xoay chiều thành một chiều. Một adaptor sạc điện thoại là một nguồn chuyển đổi xoay chiều sang một 1 chiều cơ bản nhất.

Các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính đều sử dụng dòng điện một chiều để hoạt động. Các cục sạc hay còn gọi là adaptor đều có một thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều.

Như vậy với các adaptor sạc điện thoại, máy tính chúng ta có thể tạo ra dòng điện một chiều một cách đơn giản nhất.

Tác dụng của dòng điện một chiều

Dòng điện 1 chiều ngày càng được sử dụng thay thế cho dòng điện xoay chiều bởi nhiều ưu điểm vượt trội như :

• An toàn cho người sử dụng
• Giá thành thấp hơn so với thiết bị sử dụng điện xoay chiều
• Thiết kế nhỏ gọn- nhẹ, linh hoạt trong lắp đặt
• Tuổi thọ cao hơn so với thiết bị dùng điện xoay chiều
• Công suất cao hơn so với điện xoay chiều

Điện 1 chiều được dùng nhiều trong các ứng dụng chiếu sáng, trang trí, quảng cáo & các thiết bị di động. Các loại đèn LED siêu sáng được sử dụng để chiếu sáng trong các công trình công cộng, trung tâm thương mại, nhà hàng – khách sạn.

Đặc biệt, sự kết hợp giữa Sola sử dụng năng lượng mặt trời để chiếu sáng tại các khu vực khó truyền tải điện. Làm tăng thời gian sử dụng và tiết kiệm năng lượng tối đa cho các thiết bị dùng điện một chiều.

Tác dụng của dòng điện

Nếu như hiểu hết các loại dòng điện, ứng dụng mà không biết tác dụng của dòng điện thì là một điều thiếu sót. Chúng ta cùng xem dòng điện có tác dụng gì nhé.

Dòng điện để chiếu sáng

Dòng điện xoay chiều và dòng điện 1 chiều đều được dùng để chiếu sáng chi nhiều mục đích khác nhau. Ứng dụng cơ bản, để tìm thấy nhất chính là sử dụng điện để chiếu sáng.

Tác dụng Nhiệt của dòng điện xoay chiều

Khi dòng điện đi qua các thiết bị như bóng đèn dây tóc ( sợi đốt ), bàn ủi ( bàn là ), máy sấy, nồi cơm điện, bếp điện … sẽ nóng lên. Các thanh kim loại khi có dòng điện chạy qua sẽ bị gia tăng nhiệt độ. Khi quá nhiệt thì role bảo vệ bên trong sẽ tự động ngắt không cho dòng điện đi qua. Nhiệt độ chỉ được gia nhiệt trong một khoảng giới hạn của nhà sản xuất.

Nam châm điện

Con người đã biết sử dụng dòng điện để biến điện năng thành cơ năng thông qua nguyên lý hoạt động của nam châm điện. Các ứng dụng của nam châm điện như :

• Nhà máy, xí nghiệp : nam châm điện được dùng để nâng hạ các cẩu trục có tải trọng lớn
• Trong y tế : được dùng để sản xuất máy móc
• Trong sản xuất : dùng để biến máy móc, thiết bị điện, động cơ điện thành cơ năng và ngược lại.

Tác hại của dòng điện đối với cơ thể người

Ngoài những lợi ích của dòng điện phục vụ con người thì dòng điện lại gây nguy hiểm của con người nếu như không được sử dụng đúng cách. Dòng điện đi qua cơ thể người không chỉ tác động về nhiệt mà còn tác động lên điện phân, sinh lý.

Trong đó tác động lên sinh lý gây kích thích, tổn thương các tế bào làm cho co giật các cơ bắp. Khi bị điện giật thì dòng điện sẽ đi qua tim làm cho ngưng tim, ngoài ra còn đốt cháy các mạch máu & dây thần kinh.

Mức độ nguy hiểm của dòng điện đi qua cơ thể người phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố :

• Giá trị dòng điện
• Tần số dòng điện
• Đường đi của dòng điện
• Thời gian bị điên giật
• Sức khoẻ của người bị điện giật

Với điện áp 90-100mA kéo dài 3s thì tim con người sẽ ngừng đập, hệ hô hấp bị tê liệt & ngừng hoạt động. Trong khi đó 1 máy lạnh 1 HP = 750W / 220V thì sẽ có dòng tải 3.4A.

Với tải của một máy lạnh có công suất 1 HP thì con người chỉ có thể chịu được dưới 3s khi bị điện giật.

Lời kết,

Với chia sẻ của mình trong bài viết này sẽ giúp cho mọi người hiểu hơn về các khái niệm như điện là gì, dòng điện là gì, chất dẩn điện là gì, chiều dòng điện trong kim loại, dòng điện xoay chiều, dòng điện 1 chiều và ứng dụng của nó trong đời sống.

Ngoài các lợi ích mà dòng điện mang tới cho con người thì việc sử dụng điện sao cho an toàn càn được chú trọng nhất là đối với trẻ em.