11 lượt xem

Dòng điện là gì? Quy ước chiều dòng điện | Educationuk-vietnam.org

Có thể ngày nay chúng ta sử dụng rất nhiều đồ dùng liên quan đến điện hoặc điện. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể biết được nguồn gốc của dòng điện. Vậy hiện tại là gì, đến từ đâu, quy ước quản trị hiện hành như thế nào?

Điện năng là gì?

xác định Dòng điện là sự dịch chuyển có hướng của các sóng mang tải. Trong mạch điện, dòng điện được tạo ra do sự chuyển động của các electron dọc theo chiều dài của một vật dẫn. Hơn nữa, các hạt mang điện cũng có thể là ion hoặc chất điện phân. Vì chúng cũng là dòng electron chuyển động và có hướng của vật dẫn đi qua các thiết bị tiêu thụ điện phục vụ nhu cầu của con người. Dòng điện thường được các nhà khoa học định nghĩa là sự dịch chuyển có hướng của các điện tích dương. Khi đó trong mạch điện có vật dẫn bằng kim loại, các êlectron là hạt tải điện, từ thông của êlectron bằng độ lớn cường độ dòng điện và có chiều ngược với chiều dòng điện trong mạch.

Dòng điện thường được kí hiệu là I. Định luật Ôm cho dòng điện chạy qua dây dẫn có hiệu điện thế V và điện trở R; cụ thể là V = IR. Một phát biểu khác của định luật Ohm là I = V / R.

Nguồn gốc của điện

Có thể ngày nay chúng ta sử dụng rất nhiều đồ dùng liên quan đến điện hoặc điện. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể biết được nguồn gốc của dòng điện. Chắc chắn chúng ta sẽ không tìm hiểu nhiều và sẽ nghĩ rằng chính một nhà khoa học nào đó đã tạo ra điện theo một cách nào đó. Tuy nhiên thực tế không phải như vậy, những dòng điện mà chúng ra đời từ rất lâu trước khi con người xuất hiện. Chúng có hình dạng giống như tia chớp bởi những đám mây được tải ngược chiều trên mặt đất. Và tất nhiên tất cả những gì chúng ta có ngày nay chỉ là phát minh và sáng tạo ra những cách sử dụng điện khác nhau.

Đến cuối thế kỷ 19 với sự phát triển của các ngành năng lượng, trong đó có ngành điện. Và từ đây điện năng bắt đầu được tận dụng và ứng dụng sâu rộng trong đời sống và sản xuất của chúng ta cho đến tận bây giờ. Do dòng điện có rất nhiều tính linh hoạt, điều này cho phép con người có thể ứng dụng chúng trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống từ thực phẩm, giao thông, kinh tế, xây dựng, giáo dục, … và nhiều ngành khác nữa. Ngành công nghiệp năng lượng hiện nay dường như trở thành xương sống của một thế giới hiện đại.

Quy ước về điện là gì (ảnh 2)

Cường độ dòng điện là gì?

Khi đã hiểu khái niệm về dòng điện, chúng ta cũng cần biết một khái niệm liên quan, đó là cường độ dòng điện.

Cường độ dòng điện là chỉ số đo độ mạnh và yếu của dòng điện, được đo bằng Ampe kế. Mỗi nguồn điện sẽ có cường độ dòng điện khác nhau. Đơn vị là Ampe (ký hiệu: A).

Theo công thức tính cường độ dòng điện:

I = Q / t = (qNgày thứ nhất + q2 + q3 +… + QN) / t

Công thức tính cường độ dòng điện trung bình:

TÔItb = Q / Δt

Ở đó:

  • Δt là khoảng thời gian đang xét, đơn vị là s (giây).
  • ΔQ là điện tích đi qua bề mặt tại thời điểm Δt, đơn vị là C (coulomb).
  • TÔItb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A (ampe).

Với Ampe kế là dụng cụ chuyên dùng để đo độ lớn của cường độ dòng điện, ampe kế có số ghi càng lớn thì dòng điện càng mạnh và ngược lại.

Quy ước về điện là gì (ảnh 3)

Ampe kế tính cường độ dòng điện.

Hướng thông thường của dòng điện

Quy ước về sự dẫn dòng là sự dẫn từ cực dương qua dây dẫn và dụng cụ điện đến cực âm của nguồn điện.

Bằng cách xác định dòng điện là sự dịch chuyển của các hạt mang điện, chúng ta sẽ xác định được cực dương và cực âm theo hướng của chúng. Có một quy ước rằng: Chiều của dòng điện là theo nơi mà một điện tích dương sẽ chuyển động, không phải là một điện tích âm.

Vì vậy, nếu các electron thực hiện chuyển động của dòng điện trong tế bào theo một hướng nhất định thì dòng điện chạy theo hướng ngược lại. Dòng điện chạy theo hướng ngược lại với các hạt mang điện âm, chẳng hạn như electron trong kim loại. Ví dụ, dòng điện chạy cùng chiều với hạt mang điện tích dương khi các ion dương hoặc proton mang điện tích.

Dòng điện trong vật dẫn có thể chuyển động theo chiều nào đó, khi có dòng điện I chạy trong mạch thì phải đánh dấu chiều của dòng điện quy ước, thường ghi bằng mũi tên trong sơ đồ mạch điện. Đây được gọi là chiều tham chiếu hiện tại I, nếu dòng điện di chuyển ngược lại hướng tham chiếu thì tôi có giá trị âm.

Có hai loại dòng điện là dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều (DC) là gì?

Dòng điện một chiều hay còn gọi là dòng điện một chiều thường được viết tắt là 1C, hay trong tiếng anh có dạng viết tắt là DC. Nó có nghĩa là “Dòng điện một chiều”.

Dòng điện một chiều là dòng điện di chuyển các tải theo một chiều nhất định và không thay đổi trong suốt quá trình.

Độ lớn của dòng điện một chiều luôn không đổi và tần số của dòng điện bằng 0. Dòng điện một chiều được dùng trong điện thoại di động, xe điện, thiết bị điện tử v.v.

Ngoài ra, chúng ta còn có khái niệm về điện áp một chiều. Là sự chênh lệch có thể có giữa hai cực của dòng điện một chiều, giá trị thường là 5VDC, 12VDC, 24VDC.

Nguồn điện một chiều bao gồm nguồn điện lưới, tế bào điện hóa và tế bào quang điện. Pin và các nguồn điện một chiều khác tạo ra điện áp không đổi. Đây được gọi là dòng điện một chiều thuần túy và được biểu diễn bằng một đường thẳng nằm ngang trên đồ thị điện áp-thời gian.

Dòng điện xoay chiều (AC) là gì?

Dòng điện xoay chiều là dòng điện đổi chiều theo chu kỳ

Ký hiệu cho dòng điện xoay chiều trong tiếng Anh là AC (tức là dòng điện xoay chiều).

Sự thay đổi dòng điện trong quá trình truyền tải là tuần hoàn có dạng hình sin. Kích thước thay đổi theo thời gian, các êlectron tự do chuyển động theo 2 hướng. Dòng điện xoay chiều được biến đổi từ giá trị cao xuống giá trị thấp nhờ máy biến áp. Do đó, nó được sử dụng chủ yếu để truyền tải và phân phối.

Khi dòng điện một chiều chạy theo một hướng qua vật dẫn, điện xoay chiều chạy theo hướng chuyển động biến thiên. Hướng thay đổi từ 50 đến 60 lần mỗi giây, tùy thuộc vào hệ thống điện của mỗi quốc gia.

Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra bởi máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều.

Nguồn điện xoay chiều đặc biệt ở chỗ điện áp có thể thay đổi dễ dàng nên thích hợp cho việc truyền tải xa hơn so với điện một chiều.

Đặc điểm của dòng điện là gì?

Trong các môi trường khác nhau, các hạt tải điện sẽ có các cấu tạo tương ứng khác nhau tạo ra các bản chất khác nhau của dòng điện trong môi trường.

dòng điện trong kim loại

Bản chất của dòng điện trong kim loại là dòng electron có hướng ngược chiều điện trường.

Quy ước về điện là gì (ảnh 4)

dòng điện trong kim loại

Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng điện trở của vật dẫn đột ngột giảm xuống bằng không khi nhiệt độ vật dẫn giảm xuống dưới một giá trị Tc nào đó. Giá trị này của Tc phụ thuộc vào bản thân vật dẫn

=> Như vậy: Dòng điện trong kim loại là sự chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường.

Dòng điện trong chất điện phân

Trong dung dịch, muối, axit và bazơ tan thành ion.

Dòng điện trong chất điện phân là sự chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường theo chiều ngược nhau.

Hiện tượng hoà tan anot: là khi gốc axit trong dung dịch điện phân phản ứng với anot tạo ra chất điện li tan trong dung dịch, anot bị tiêu biến.

=> Như vậy: Dòng điện trong chất điện phân là dòng các ion dương (+) và âm (-) chuyển động ngược chiều nhau. Ở điện cực, nó chỉ chuyển động tịnh tiến, lượng chất đó đọng lại trên điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

Dòng điện trong chất khí

Ở điều kiện thường, chất khí không dẫn điện. Nó chỉ dẫn điện khi có sự ion hóa các phân tử trong nó.

Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển động có hướng của các ion dương (+), âm (-) và các electron do một chất khí bị ion hóa tạo ra.

Khi sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế cao, trong chất khí xuất hiện hạt nhân mang tải.

Quá trình xả tự hành là quá trình duy trì quá trình xả khi không còn tác nhân ion hóa khí từ bên ngoài.

Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực tạo ra dòng điện qua chất khí và duy trì nhiệt độ cao của catốt để nó giải phóng êlectron khỏi hiện tượng phát xạ nhiệt điện của êlectron.

=> Như vậy: Dòng điện trong chất khí là sự chuyển dời có hướng của các ion dương (+) theo chiều điện trường và các ion âm (-), êlectron ngược chiều điện trường. Các hạt mang điện này được tạo ra bởi khí bị ion hóa. Đây được gọi là quá trình theo dõi (xuất viện) không tự hỗ trợ.

Dòng điện trong chân không

Diode chân không cho phép dòng điện chạy theo một hướng, được gọi là hiệu chỉnh.

Dòng electron được gia tốc và đổi hướng nhờ điện trường và từ trường. Được sử dụng trong đèn ống tia âm cực (CRT).

=> Như vậy: Dòng điện trong chân không là dòng các êlectron chuyển động từ cực âm (-) sang cực dương (+) dưới tác dụng của lực điện trường. Bản chất của dòng điện trong chân không là chân không là môi trường không có vật chất và năng lượng.

Dòng điện trong chất bán dẫn

Một số chất trong nhóm chính, nhóm 4, chẳng hạn như Si và Ge, có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện trong các điều kiện khác nhau, được gọi là chất bán dẫn.

Chất bán dẫn dẫn điện với hai loại hạt tải điện: lỗ trống và êlectron.

Trong chất bán dẫn tinh khiết, số electron bằng số lỗ trống. Trong chất bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống lớn hơn nhiều so với mật độ electron. Trong chất bán dẫn loại n, mật độ electron lớn hơn nhiều so với mật độ lỗ trống.

Kết nối np cho phép dòng điện chạy theo một chiều từ p sang n, được gọi là đặc tính hiệu chỉnh được sử dụng để chế tạo điốt bán dẫn. Chất bán dẫn cũng được sử dụng để chế tạo bóng bán dẫn có đặc tính khuếch đại dòng điện.

Quy ước về điện là gì (ảnh 8)

Nguyên tử Si là chất bán dẫn

=> Như vậy: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng dẫn các êlectron chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường.

Tác dụng của điện

Có bốn thuộc tính chính của điện:

  • Tác dụng đốt nóng (đốt nóng) của dòng điện

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn, nhiệt độ của vật dẫn tăng lên gọi là tác dụng làm nóng dòng điện.

Một số đồ dùng hoạt động trên cơ sở tác dụng đốt nóng của dòng điện như bàn là, đèn, bình đun nước, v.v.

Quy ước về điện là gì (ảnh 9)

Bàn là sử dụng tính chất đốt nóng của dòng điện

  • Tác dụng phát sáng của dòng điện

Dòng điện chạy qua đèn làm dây tóc nóng lên có nhiệt độ cao → làm đèn phát sáng.

Dòng điện là gì?  (Hình 10)

Dây tóc bóng đèn phát sáng nhờ tác dụng chiếu sáng của dòng điện

  • Tác dụng từ của dòng điện

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn, xung quanh vật dẫn sẽ tạo ra một từ trường, gọi là tác dụng từ của dòng điện.

Một số thiết bị hoạt động dựa trên sự hoạt động của dòng điện từ như động cơ điện, nam châm điện, v.v.

Dòng điện là gì?  (Hình 11)

Nam châm điện hoạt động dựa trên tác dụng từ của dòng điện

  • Tác dụng hóa học của dòng điện

Trong thí nghiệm với dung dịch muối đồng sunfat, hiện tượng đồng tách ra khỏi dung dịch muối đồng khi có dòng điện chạy qua chứng tỏ dòng điện có tác dụng hóa học.

Dòng điện là gì?  (Hình 12)

Thí nghiệm tách đồng trong dung dịch muối đồng sunfat dẫn điện

READ  Giáo án bài Việt Bắc (Tố Hữu) - Phần 2: Tác phẩm | Educationuk-vietnam.org