Dòng điện là gì? Dòng điện có những tác dụng gì?

Điện có một vị trí rất quan trọng trong cuộc sống ngày nay. Chúng ta khai thác sức mạnh của điện hàng ngày nhưng có rất nhiều kiến thức về điện mà chúng ta chưa biết. Vậy dòng điện là gì? dòng điện có bao nhiêu loại, nó có tác dụng gì và làm sao để đo được dòng điện. Bài viết này của GODO sẽ cung cấp kiến ​​thức cơ bản về dòng điện cũng như giới thiệu dễ hiểu về các vấn đề đó. Cùng theo dõi nhé!

Dòng điện là gì??

Dòng điện là gì? Dòng điện được định nghĩa là một dòng các hạt mang điện – chẳng hạn như electron hoặc ion – di chuyển qua vật dẫn điện hoặc không gian. Nó là tốc độ dòng điện tích qua môi trường dẫn theo thời gian.

Dòng điện là một trong những khái niệm cơ bản nhất tồn tại trong khoa học điện và điện tử – dòng điện là cốt lõi của khoa học về điện.

Cường độ của dòng điện được đo bằng coulomb trên giây, đơn vị phổ biến của nó là ampe hoặc amp được ký hiệu bằng chữ ‘A’. Giá trị tính bằng ampe càng lớn thì dòng điện chạy trong mạch càng nhiều.

Dòng điện trong tự nhiên

Các công thức cơ bản cho dòng điện

Cường độ dòng điện là điện tích đi qua một tiết diện của vật dẫn trong một giây

Công thức sau cho cường độ dòng điện:

I = Q / t

Trong đó:

“I” : cường độ dòng điện (A).

“Q”: điện tích (C).

“t ” : thời gian (s)

Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở ( Định luật Ohm )

Theo định luật ohm,

V = I*R 

=> I = V/R (A)

Trong đó: V là điện áp, R là điện trở)

Mối quan hệ giữa dòng điện, công suất và điện áp

Công suất được truyền là sản phẩm của điện áp cung cấp và dòng điện: P = V*I

Do đó, chúng ta nhận được dòng điện bằng công suất chia cho điện áp: I = P/V

Mối quan hệ giữa dòng điện, công suất và điện trở

Theo như trên: P = V*I

Bây giờ đặt V = I * R vào phương trình trên, chúng ta nhận được: P = I2 * R

Do đó, dòng điện là căn bậc hai của tỷ số công suất và điện trở: I2 = (P/R)

Xem thêm: Bơm thùng phuy vận hành bằng điện 220V

Dòng điện dây là gì?

Dòng điện dây là dòng điện chạy trong dây pha, trong đó hạt mang điện là các electron, là đại lượng điện tích đi qua bất kỳ điểm nào của dây trong một đơn vị thời gian. Trong dòng điện xoay chiều, chuyển động của các điện tích biến thiên tuần hoàn; trong dòng điện một chiều thì không.

Tính chất của dòng điện

Dòng điện là đại lượng quan trọng trong mạch điện tử. Như đã biết, dòng điện là kết quả của sự chuyển động của các electron. Công được thực hiện trong việc di chuyển dòng điện tử được gọi là năng lượng điện. Năng lượng điện có thể được biến đổi thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, ánh sáng, … Ví dụ, trong hộp sắt, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt năng. Tương tự như vậy, năng lượng điện trong bóng đèn được chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng.

Có hai loại dòng điện được gọi là dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC) . Dòng điện một chiều chỉ có thể chạy theo một chiều, ngược lại dòng điện xoay chiều chạy theo hai chiều. 

Cường độ dòng điện được đo bằng ampe. Một ampe dòng điện đại diện cho một khối điện tích di chuyển qua một điểm cụ thể trong một giây.

1 ampe = 1 coulomb / 1 giây

Hướng quy ước của dòng điện là hướng mà điện tích dương sẽ chuyển động. Do đó, dòng điện chạy trong mạch ngoài được hướng ra khỏi cực dương và hướng về cực âm của pin.

Các loại dòng điện và sự khác nhau 

Dựa vào dòng điện tích, dòng điện được phân thành hai loại, tức là dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC) .

Dòng điện xoay chiều (AC)

Dòng điện tích theo chiều ngược lại tuần hoàn được gọi là dòng điện xoay chiều (AC). 

Dòng điện xoay chiều đổi chiều tuần hoàn. Dòng điện xoay chiều bắt đầu từ không, tăng đến cực đại, giảm đến không, sau đó đổi chiều và đạt cực đại theo chiều ngược lại, sau đó lại trở về giá trị ban đầu và lặp lại chu kỳ này vô hạn.

AC là nguồn điện được sử dụng phổ biến nhất và được ưa chuộng nhất cho các thiết bị gia dụng, văn phòng và các tòa nhà, v.v … Nó được thử nghiệm lần đầu tiên dựa trên nguyên tắc của Michael Faraday vào năm 1832 bằng Máy phát điện Dynamo.

Dạng sóng của dòng điện xoay chiều có thể là hình sin , hình tam giác, hình vuông hoặc hình răng cưa, v.v. Đặc biệt của dạng sóng không quan trọng – miễn là nó là một dạng sóng lặp lại.

Điều đó nói lên rằng trong hầu hết các mạch điện, dạng sóng điển hình của dòng điện xoay chiều là sóng hình sin. Dạng sóng hình sin điển hình mà bạn có thể thấy dưới dạng dòng điện xoay chiều được hiển thị trong hình dưới đây.

Máy phát điện xoay chiều có thể tạo ra dòng điện xoay chiều. Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện đặc biệt được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều.

Nguồn điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng: sử dụng cho các nhà máy và tòa nhà, sử dụng trên tủ lạnh, máy giặt, v.v.

Dòng điện một chiều

Dòng điện tích chỉ theo một hướng được gọi là dòng điện một chiều (DC). Vì DC chỉ chảy theo một hướng; do đó nó còn được gọi là dòng điện một chiều. Dạng sóng của dòng điện một chiều được thể hiện trong hình dưới đây.

DC có thể được tạo ra bởi pin, pin mặt trời, pin nhiên liệu, cặp nhiệt điện, máy phát điện kiểu cổ góp, v.v… Dòng điện xoay chiều có thể được chuyển đổi thành dòng điện một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu.

Nguồn điện một chiều thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp. Hầu hết các mạch điện tử cần nguồn điện một chiều. Công dụng chính của DC là cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện và cũng để sạc pin. Ví dụ: pin điện thoại di động, đèn pin, tivi màn hình phẳng và xe điện. DC có sự kết hợp của dấu cộng và dấu trừ, một đường chấm hoặc một đoạn thẳng.

Sự khác biệt giữa dòng điện 1 chiều và dòng điện xoay chiều

Trong dòng điện xoay chiều, dòng điện chuyển hướng theo chu kỳ – tiến và lùi. Trong khi dòng điện một chiều nó chạy theo một hướng ổn định. Sự khác biệt chính giữa AC và DC nằm ở hướng mà các electron di chuyển. Trong dòng điện một chiều, các điện tử chuyển động ổn định theo một hướng trong khi các điện tử tiếp tục chuyển hướng, đi tới rồi ngược lại trong dòng điện xoay chiều.

Sự khác biệt chính giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều được đưa ra trong bảng dưới đây:

Dòng điện xoay chiều	Dòng điện một chiều
AC an toàn để truyền điện khoảng cách xa hơn ngay cả giữa hai thành phố và duy trì nguồn điện.	DC không thể di chuyển trong một khoảng cách rất xa. Nó làm mất nguồn điện.
Các nam châm quay gây ra sự thay đổi hướng của dòng điện.	Từ tính ổn định làm cho dòng điện một chiều chạy theo một hướng.
Tần số của AC phụ thuộc vào quốc gia. Nhưng nói chung, tần số là 50Hz hoặc 60 Hz.	DC không có tần số hoặc tần số bằng không
Trong dòng điện xoay chiều, dòng điện đổi chiều theo chu kỳ.	Nó chảy theo một hướng đều đặn.
Các electron trong AC luôn thay đổi hướng của nó – lùi và tiến	Các electron chỉ chuyển động theo một hướng – đó là hướng về phía trước.

Sự khác biệt giữa dòng điện và điện tích

Sự khác biệt chính giữa dòng điện và điện tích như sau:

• Điện tích là đặc tính cơ bản của các hạt (ion, nguyên tử và phân tử) cho phép chúng hút và đẩy nhau khi nó được đặt trong điện trường. Trong khi dòng điện là tốc độ di chuyển của các hạt mang điện được gọi là electron.
• Điện tích chỉ chịu tác dụng của lực trong điện trường, trong khi dòng điện chịu tác dụng của lực cả trong điện trường và từ trường.
• Coulomb là đơn vị của điện tích, trong khi cường độ dòng điện được đo bằng ampe.

Đặc trưng	Dòng điện	Điện tích
Định nghĩa	Dòng điện là tốc độ di chuyển của các điện tích (electron, ion dương) do EMF hoặc điện áp gây ra.	Điện tích là thuộc tính cơ bản của các hạt ion, nguyên tử, phân tử cho phép chúng hút đẩy nhau khi đặt trong điện trường.
Ký hiệu	Dòng điện được biểu thị bằng ký hiệu “I”.	Điện tích được biểu thị bằng ký hiệu “Q”.
Đơn vị	Đơn vị SI của dòng điện là Ampe được biểu thị bằng “A”.	Đơn vị điện tích SI là Coulomb được biểu thị bằng chữ “C”.
Công thức	I = Q / t I = dQ / dt	Q=C.U   Q=I.t (I là CDCD, t là thời gian)
Ứng dụng	Dòng điện tạo ra cả điện trường và từ trường .	Chỉ sản xuất và phát triển trong lĩnh vực điện.

Tác dụng của dòng điện 

Khi dòng điện chạy trong mạch, nó có nhiều tác dụng khác nhau. Các tác dụng chính là sưởi ấm, tác dụng hóa học và từ tính…

Tác dụng nhiệt

Khi dòng điện bị ‘cản trở’ thường sinh ra nhiệt. là do các electron khi chuyển động trong dây dẫn hoặc điện trở có điện trở. Công việc phải được thực hiện để vượt qua lực cản được chuyển hóa thành nhiệt năng. Sự chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt lượng cũng chính là nguyên lý hoạt động của tất cả các thiết bị: bình đun nước nóng, lò nướng bánh mì, lò sưởi, bàn là … Ngay cả khi kết nối dây dẫn cũng có một lực cản nhỏ đối với dòng điện, đó là lý do tại sao hầu hết tất cả các thiết bị điện bao gồm cả dây nối đều cảm thấy ấm khi được sử dụng trong mạch điện.

Tác dụng nhiệt của dòng điện làm cho dây đồng nóng lên

Lượng nhiệt tạo ra phụ thuộc vào:

• Lượng dòng điện chạy qua. Lượng dòng điện càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra càng cao.
• Kích thước của dây dẫn. 
• Loại vật liệu dẫn được sử dụng. 
• Điện trở của vật dẫn. Điện trở càng cao thì nhiệt lượng tỏa ra càng cao.
• Thời gian ‘t’ mà dòng điện chạy qua. Dòng điện chạy trong vật dẫn càng dài thì nhiệt lượng tỏa ra càng nhiều.

Tác dụng chiếu sáng

Một trong những tác dụng phổ biến của dòng điện được kể đến là tác dụng chiếu sáng. Khi dòng điện chạy qua vật dẫn có điện trở cao, đầu tiên nó trở nên rất nóng và sau đó phát sáng để phát ra ánh sáng. Đây được gọi là tác dụng chiếu sáng của dòng điện. Bóng đèn điện như đèn dây tóc (còn gọi là đèn sợi đốt), đèn huỳnh quang là những ứng dụng quan trọng trong tác dụng chiếu sáng của dòng điện.

Tác dụng của dòng điện làm bóng đèn sáng

Tác dụng sinh lý

Việc tiếp xúc với dòng điện có thể gây ra nhiều tác động khác nhau trên cơ thể con người. Về mặt sinh lý, dòng điện thường được ứng dụng trong châm cứu chữa bệnh, kích nhịp tim…

Tác dụng của dòng điện ứng dụng trong châm cứu chữa bệnh

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cách cơ thể tương tác với dòng điện, chẳng hạn như điện trở của da, hiệu điện thế, thời gian tiếp xúc, lượng dòng điện và cường độ của nó. Cơ thể cực kỳ nhạy cảm với tác động của dòng điện, đó là lý do tại sao kịch bản này có thể dẫn đến nhiều kết quả khác nhau. Thứ nhất, nó làm gián đoạn hoạt động bình thường của hệ thần kinh và cơ bắp của chúng ta. Lý do khác khi dòng điện đi qua cơ thể bạn, nó sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng. Điều này có thể gây bỏng nghiêm trọng, cả bên trong cơ thể và trên da.

Ngoài ra, tác dụng của dòng điện có thể gây nguy hiểm rất lớn đến sức khỏe nên cần hết sức cẩn trọng khi tiếp xúc với dòng điện.

Tác dụng từ

Một hiệu ứng nổi bật khác có thể nhận thấy khi dòng điện chạy qua vật dẫn là sự hình thành từ trường. Bất cứ khi nào dòng điện chạy trong một dây dẫn, một từ trường được thiết lập xung quanh dây dẫn giống như một phần mở rộng của lớp cách điện. Chúng ta có thể quan sát được điều này khi đặt la bàn gần dây dẫn dòng điện một chiều lớn hợp lý, kim la bàn bị lệch. 

Dòng điện tăng dẫn đến từ trường cũng tăng lên. Việc tắt dòng điện làm từ trường suy giảm. 

Các ứng dụng thực tế của tác dụng từ của dòng điện: 

• Động cơ điện quay do từ thông tạo ra bởi nguồn điện
• Chuông cửa và chuông kêu vo ve hoặc vo ve do từ thông tạo ra bởi nguồn điện. 

Tác dụng hóa học

Khi dòng điện đi qua chất điện phân như dung dịch đồng sunfat, cả điện tử và ion đồng dương đều dẫn điện. Quá trình dẫn dòng điện qua các dung dịch được gọi là quá trình ‘điện phân’. Dung dịch mà dòng điện đi qua được gọi là ‘chất điện phân’. 

Tác dụng điện phân hóa học của dòng điện

Khi có dòng điện chạy qua dung dịch, dung dịch đó sẽ ion hóa và phân hủy thành các ion. Điều này là do phản ứng xảy ra khi có dòng điện chạy qua. Tùy thuộc vào bản chất của dung dịch và các điện cực được sử dụng, có thể quan sát thấy các tác dụng sau đây trong dung dịch:

• Thay đổi màu sắc của dung dịch. 
• Kim loại đóng cặn trên điện cực. 
• Sự giải phóng khí hoặc tạo bọt trong dung dịch. 

Mạ điện và sự điện phân là những ứng dụng của tác dụng hóa học của dòng điện.

Xem ngay: Máy bơm màng chạy điện mới nhất hiện nay 

Cách đo dòng điện

Trong một mạch điện và điện tử, dòng điện là một thông số thiết yếu cần được đo lường. Một dụng cụ có thể đo cường độ dòng điện gọi là ampe kế . Để đo dòng điện ampe kế phải mắc nối tiếp với đoạn mạch có cường độ dòng điện cần đo.

Dòng điện cũng có thể được đo bằng điện kế. Điện kế có thể cho biết cả chiều và độ lớn của dòng điện.

Sử dụng thiết bị ampe kế đo cường độ dòng điện

Một cách khác có thể kể đến là phát hiện từ trường liên kết với dòng điện mà không làm đứt mạch cũng có thể sử dụng để đo dòng điện. Bên cạnh đó, một số cách khác đo cường độ dòng điện: Bộ chuyển đổi cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall, Máy biến dòng (CT) (Chỉ đo AC), đồng hồ kẹp, điện trở Shunt, cảm biến trường điện trở Magneto, đồng hồ vạn năng kỹ thuật số. 

Với việc có những kiến thức sâu về dòng điện cũng như các phương pháp để đo dòng điện, thì công việc kiểm tra, bảo dưỡng, bảo trì máy bơm trong các hệ thống sản xuất công nghiệp, trong các thiết bị tự động hóa sẽ trở nên an toàn và nhanh chóng hơn. Việc lắp đặt và bảo dưỡng máy bơm công nghiệp được đảm bảo, điều này cũng rất an toàn cho người sửa chữa và cho chính những người vận hành.