Dòng điện là gì? – Chia sẻ các kiến thức về dòng điện

Dòng điện là gì? Vai trò – tác dụng của nó như thế nào? Nó hình thành như thế nào?.v.v. Chúng ta cùng tìm hiểu, thảo luận các kiến thức về dòng điện. Nào, chúng ta cùng bắt đầu thôi.

Trong xã hội ngày nay, điện là một nguồn năng lượng không thể thiếu trong lao động sản xuất, cũng như cuộc sống thường ngày. Nó được cho là một nguồn năng lượng sạch, ít tác động đến môi trường. Cũng vì vậy, các kiến thức về điện, dòng điện,… đã được phổ cập ngay từ bậc trung học cơ sở tại môn kỹ thuật – điện dân dụng, và môn vật lý. Như vậy có tác dụng rất lớn đến khuyến cáo việc an toàn điện; giúp tạo nền tảng để phát triển ngành học về kỹ thuật điện. Không miên man nữa, chúng ta cùng bắt tay vào tìm hiểu các khía cạnh của dòng điện nhé.

Dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng di chuyển có hướng của các hạt electron, ion hoặc chất điện ly. Các hạt này được gọi chung là hạt mang điện. Ví dụ cụ thể cho dòng điện đó là sự di chuyển của các hạt electron bên trong dây dẫn truyền của hệ thống mạch điện gia đình bạn. Nó di chuyển từ nguồn cấp(cột điện ngoài ngõ nhà bạn chẳng hạn) vào trong nhà và được dẫn đến các thiết bị sử dụng năng lượng điện như: tivi, tủ lạnh, bóng đèn,…

Trong khoa học, dòng điện được quy ước là dòng di chuyển có hướng của các hạt mang điện tích dương. Như vậy, chiều của dòng điện được quy ước là chiều di chuyển của các hạt điện tích dương. Trong một mạch điện, các hạt electron điện tích âm sẽ di chuyển ngược chiều với chiều dòng điện.

Hiện nay có hai dạng dòng điện được ứng dụng vào trong thực tế lao động, sản xuất và đời sống. Đó là dòng điện một chiều(ký hiệu là DC) và dòng điện xoay chiều(ký hiệu là AC).

• Dòng điện một chiều (DC): Đây là dòng điện có hướng di chuyển(chiều của dòng điện) cố định trong một mạch điện. Mạch điện sẽ có hai cực âm(-), dương(+) cố định. Dòng điện sẽ di chuyển từ cực dương đến cực âm. Ký hiệu “DC” là viết tắt của từ tiếng Anh “Direct Current”.
• Dòng điện xoay chiều (AC): Khác với dòng 1 chiều – có hướng cố định, dòng xoay chiều có hướng (chiều dòng điện) liên tục thay đổi theo một chu kỳ nhất định. Nguồn điện đang được sử dụng trong đời sống hàng ngày của chúng ta thường là dòng điện xoay chiều(220VAC). Ký hiệu AC của dòng xoay chiều thực chất là hai chữ cái đầu của cụm từ tiếng Anh “Alternating Current”.

Tìm hiểu về cường độ dòng điện

Thực chất cường độ dòng điện là một giá trị đại diện cho độ mạnh hay yếu của dòng điện. Theo định nghĩa:

“Cường độ dòng điện qua một tiết diện là đơn vị quy ước số lượng điện tích di chuyển qua tiết diện đó trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu của cường độ dòng điện là chữ “I”, chữ cái đầu của từ tiếng Pháp “Intensité” – cường độ; Đơn vị đo là “A” – Ampe;

Công thức tính cường độ dòng điện:

I = Q/t = (q1+q2+q3+…+qn)/t

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện
• Q là lượng điện tích di chuyển qua tiết diện trong 1 đơn vị thời gian.
• t là thời gian, đơn vị tính thường là giây.

Công thức tính cường độ dòng điện trung bình:

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).”

Tìm hiểu về tốc độ của dòng điện

Thường ngày, chúng ta thường có câu: “nhanh như chớp”, hay “nhanh như điện”. Quả thực tốc độ tốc độ của dòng điện rất nhanh. Nhưng bạn biết tốc độ của dòng điện là bao nhiêu?

Chúng ta có công thức tính vận tốc dòng điện như sau:

V = I/(n.A.q)

trong đó:

• V là vận tốc di chuyển của các hạt mang điện tích
• I là cường độ dòng điện
• n sô hạt mang điện
• A là diện tích mặt cắt của dây dẫn
• q là điện tích của 1 hạt mang điện

Sự hình thành của dòng điện

Theo định nghĩa: “Dòng điện là dòng di chuyển có hướng của các hạt electron, ion hoặc chất điện ly. Các hạt này được gọi chung là hạt mang điện”. Và “chiều dòng điện được quy ước là chiều di chuyển của các hạt mang điện tích dương”. Như vậy, dòng điện được hình thành khi các hạt mang điện tích dương di chuyển từ cực dương đến cực âm.

Trong thực tế, con người mới chỉ mới phát hiện và tận dụng dòng điện từ thế ký thứ 19. Chúng ta đã sản xuất, khai thác nguồn năng lượng này để phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Nhưng với lịch sử của sự hình thành dòng điện thì vẫn còn quá trẻ. Chúng ta nên biết, dòng điện sơ khai nhất mà xã hội loài người biết đến là tia sét. Những tia sét này được hình thành từ các đám mây tích điện dương được phóng xuống đất mang điện âm.

Một số định nghĩa liên quan

– Hiệu điện thế là gì? Hiệu điện thế hay còn gọi là điện áp, là sự chênh lệch điện thế giữa hai cực của một mạch điện. Hiệu điện thế được quy định là công để di chuyển một hạt mang điện trong môi trường tĩnh điện từ điểm này đến điểm kia.

– Điện trở là gì? Điện trở đại diện cho tính chất cản trở dòng điện của vật chất dẫn điện.

– Điện dẫn là gì? Điện dẫn hay độ dẫn điện là một đại lượng nghịch đảo của điện trở. Nó đại diện cho khả năng cho phép dòng điện đi qua của vật chất.

– Điện 1 pha là gì? Là dòng điện có vật dẫn truyền gồm 2 dây dẫn: dây nóng và dây lạnh. Điện 1 pha thường được ứng dụng trong dân dụng, máy công suất nhỏ, các thiết bị ít hao tốn điện năng.

– Điện 2 pha là gì? Theo quy ước, số pha của dòng điện được tính theo số dây nóng để dẫn truyền dòng điện. Như vậy, điện 2 pha là dòng điện có vật dẫn truyền gồm 2 dây dẫn, và cả hai đều là dây nóng, không có dây lạnh.

– Điện 3 pha là gì? Hệ thống điện 3 pha gồm 3 dây nóng và 1 dây lạnh; tương đương với 3 đường điện 1 pha chạy song song với 1 dây lạnh chung. Điện 3 pha thường được ứng dụng để truyền tải dòng điện, sản xuất công nghiệp hoặc sử dụng cho các thiết bị có công suất lớn.

Ứng dụng dòng điện trong thực tiễn

Điện là nguồn năng lượng có thể nói là không thể thiếu trong xã hội con người hiện nay. Sự phát hiện và phát triển của điện góp phần quan trọng cho xã hội phát triển từ thế kỷ 19 đến nay, cũng như trong tương lai. Hiện nay, gia đình bạn đang sở hữu những thiết bị sử dụng điện gì?

• Ứng dụng trong phát sáng: Bóng đèn là cái đầu tiên chúng ta nghĩ đến. Nó là công cụ thay thế cho đèn dầu, nến,… rất tuyệt vời đúng không?
• Ứng dụng trong phát ra nhiệt lượng để sưởi ấm: Đèn sưởi, bình nóng lạnh là một ví dụ, hay máy sưởi cũng là một thiết bị không thể thiếu với các nước ôn đới có khí hậu lạnh.
• Ứng dụng phát ra từ trường: Chúng tôi là nhà cung cấp van công nghiệp. Khi nhắc đến ứng dụng này, chúng tôi nghĩ ngay đến van điện từ. Nguồn điện cấp cho cuộn coil điện từ để tạo ra lực từ trường để tác động đóng mở van. Bạn có ví dụ nào khác không?
• Ứng dụng dòng điện trong hóa học. Khi học hóa, chúng ta có nhớ cụm từ “tác dụng trong môi trường điện phân”? Tôi không giỏi hóa cho lắm, Bạn giúp tôi bổ sung nhé!

• Ứng dụng dòng điện trong vận hành máy. Điều này thấy rõ nhất tại các động cơ điện được ứng dụng trong sản xuất và đời sống. Trong ngành van của chúng tôi cũng có một số sản phẩm sử dụng mô tơ điện để điều khiển vận hành như: Van bướm điều khiển điện, van bi điều khiển điện, van cổng điều khiển điện.
• Ứng dụng sinh lý nhằm chữa bệnh cho con người. Có lẽ ví dụ tốt nhất là máy kích nhịp tim chúng ta thường thấy trên phim ảnh. Hoặc khi châm cứu đông y, đôi khi người ta cho một dòng điện có cường độ nhẹ đi qua cây kim vào người bệnh.

Trên đây là một số ứng dụng cơ bản, đơn giản và ít mang tính kỹ thuật hay khoa học mà chúng tôi có thể phân tích và đưa ra. Trong thực tế, chúng ta có thể nhận thấy chúng còn được ứng dụng trong rất, rất nhiều thiết bị khác nhau như: Tivi, tủ lạnh, điều hòa không khí, ô tô điện,…

Phản ứng khi dòng điện tác động lên con người

Ngày thường, loa đài, báo chí hay người lớn chúng ta luôn cảnh báo các bạn nhỏ về an toàn điện. Quả thực, dòng điện phổ biến của chúng ta có độ nguy hiểm rất cao với con người nếu xảy ra cháy, chập. Chúng tôi đưa ra mức độ phản ứng của con người với các cường độ của dòng điện như sau:

• Dòng điện có cường độ 1mA sẽ gây đau nhói cho vị trí bị tác động. Bạn đã từng nghịch bộ kích tia điện của bật lửa chưa? Khá đau đấy.
• Cường độ dòng điện lên đến 5mA có thể gây giật nhẹ
• Cường độ dòng điện từ 50 đến 150mA có thể gây phân hủy cơ, suy thận cấp dẫn đến tử vong.
• Cường độ dòng điện từ 1 – 4A sẽ gây rối loạn nhịp tim, máu lưu thông bị gián đoạn.
• 10A là một mốc đánh dấu cực nguy hiểm. Các hệ thống điện của chúng ta, cầu trì hay aptomat thường sẽ tự gắt điện khi cường độ dòng đến mức độ này.

Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện phụ thuộc vào điện trở và điện áp(hiệu điện thế) của dòng điện. Điều này lý giải tại sao các dòng điện 12V, 24V, thậm chí 110V ít nguy hiểm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Tổng kết

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu, phân tích khá nhiều khía cạnh về dòng điện: Dòng điện là gì? Sự hình thành của dòng điện như thế nào?… Có thể bài viết chủ đề còn thiết xót, Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp hoặc bổ sung của Quý vị và các Bạn. Quý vị vui lỏng tham gia đóng góp ý kiến, yêu cầu bổ sung tại comment hoặc gửi về email: [email protected]. Hãy đóng góp ý kiến để chủ đề giàu ý nghĩa và kiến thức hơn Bạn nhé! Trân trọng cảm ơn!