Dòng điện – Điện áp – Điện trở

Chia sẻ cùng cộng đồng!

Kiến thức vật lý tổng hợp về dòng điện – điện áp và điện trở. Các mạch điện, công thức tính, cách phân loại, cách đọc, cách đo các đại lượng, bài tập… các khái niệm về mật độ – cường độ dòng điện, dòng xoay chiều, dòng 1 chiều, ampe – ampe kế, volt – volt kế, hiệu điện thế, suất điện động, điện trở suất… là gì?

Dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện, cụ thể là sự chuyển dời của các hạt electron dọc theo dây dẫn trong mạch điện hoặc các hạt mang điện khác  như ion hay chất điện ly.

Hạt mang điện là các hạt tích điện có khả năng dịch chuyển tạo ra dòng điện.

Quy ước dòng điện: Dòng điện được quy ước là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương (+). Trong mạch  điện có dây dẫn kim loại, các electron tích điện âm (-) dịch chuyển ngược chiều với chiều của dòng điện trong dây dẫn.

Dòng điện có: tác dụng từ (đặc trưng) tác dụng nhiệt, tác dụng hoá học tuỳ theo môi trường.

Cường độ dòng điện là gì?

Cường độ dòng điện là đại lượng cho biết độ mạnh của dòng điện được tính bởi:

I = Δq / Δt

Trong đó:

  • I – là cường độ dòng điện tức thời (đơn vị A)
  • q – là điện lượng di chuyển qua các tiết diện thẳng của vật dẫn (đơn vị C)
  • Δt – là thời gian di chuyển (đơn vị s)

Dòng điện có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian được gọi là dòng điện không đổi (cũng gọi là dòng điện một chiều). Cường độ của dòng điện này có thể tính bởi tỉ số q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn và thời gian t:

I = q / t

Mật độ dòng điện là gì?

Mật độ dòng điện (kí hiệu δ – đơn vị  A/ mm²) được định nghĩa là dòng điện chạy qua dây dẫn có tiết diện 1 mm².

Công thức tính mật độ dòng điện

Công thức tính mật độ dòng điện

Trong đó:

  • I – là dòng điện (đơn vị A)
  • S – là tiết diện dây dẫn (đơn vị mm²)

Ampe là gì?

Ampe là đơn vị đo của cường độ dòng điện I (Intensité – Tiếng Pháp),kí hiệu là A. Ampe được lấy từ tên nhà Toán – Vật lý học thiên tài người Pháp André Marie Ampère.

Cách đo dòng điện sử dụng ampe kế

Mở mạch điện: Mắc nối tiếp thiết bị đo và thiết bị cần đo (thường sử dụng Gavanô kế)

 
Cách đo dòng điện

Cách đo dòng điện

Không cần mở mạch điện (đo gián tiếp thông qua từ trường) ta sử dụng: Đầu đo hiệu ứng Hall, cuộn Rogowski, kẹp dòng… Bạn có thể tham khảo video hướng dẫn sử dụng Ampe kìm để đo dòng điện tại đây:

Phân loại dòng điện

Dòng điện 1 chiều

Dòng điện 1 chiều ( kí hiệu DCDirect Current ) định nghĩa trong kỹ thuật điện là dòng dịch chuyển đồng hướng của hạt mang điện trong môi trường dẫn điện.

Tính chất

  • Cường độ dòng điện 1 chiều có thể tăng hoặc giảm nhưng không đổi chiều.
  • Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương (+) sang âm (-).
  • Dòng điện 1 chiều được tạo ra từ các nguồn như pin, nguồn năng lượng mặt trời…
  • Có thể biến đổi qua lại nguồn DC – AC nhờ các mạch điện đặc thù.

Dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều ( kí hiệu ~ hoặc ACAlternating Current ) là dòng điện có chiều và cường độ biến đổi tuần hoàn theo chu kì thời gian nhất định. Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc biến đổi qua lại AC –DC nhờ các mạch điện đặc thù.

Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký ( kí hiệu T – đơn vị s ) là khoảng thời gian mà dòng điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ.

Tần số ( kí hiệu F – đơn vị Hz) là nghịch đảo của chu kì dòng điện xoay chiều.

Nhận xét về dòng điện

Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm trên mạch không phân nhánh.

Cường độ mạch chính bằng tổng cường độ các mạch rẽ. Để hiểu rõ hơn về điều này, bạn có thể tham khảo:Định luật Kirchhoff 1

Bài viết tham khảo: Dòng điện trong các môi trường

Khái niệm điện áp là gì?

Điện thế là gì?

Điện thếtrường vô hướng (ngược hướng và cùng độ lớn ) với điện trường. Trong hệ đo lường quốc tế, điện thế có đơn vị là Volt ( V )

Hiệu điện thế là gì?

Hiệu điện thế hay điện áp ( Kí hiệu tắt U hoặc V ) là sự chênh lệch điện thế giữa 2 cực, công thực hiện để di chuyển một hạt điện tích trong trường tĩnh điện từ điểm này đến điểm kia.

Ví dụ: Điểm A có điện áp là 220 V, điểm B có điện áp là 100 V vậy hiệu điện thế ΔU = UAB = UA – UB = 220 – 100 = 120 V. Ngược lại hiệu điện thế UBA = UB – UA = -UAB = -120 V.

Đơn vị hiệu điện thếvon  – viết tắt V ( nghĩa tiếng anh: Volt ). Đơn vị này được lấy từ tên nhà Vật lý học người Ý đã có công phát minh ra pin điện – bá tước Alessandro Volta. 

Suất điện động

Suất điện động ξ của một nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng thương số giữa công A của lực thực hiện dịch chuyển một điện tích q ngược chiều điện trường. Công thức tính suất điện động:

Công thức tính suất điện động

Công thức tính suất điện động

Đơn vị: Volt ( V ), 1V = 1J / 1C.

Điện áp dây là gì?

Trong truyền tải mạng điện 3 pha 4 dây, điện áp dây là điện áp giữa 2 dây pha. Ví dụ: 3 dây pha là L1, L2, L3 và dây trung tính N, điện áp dây L1L2 = L2L3 = L3L1 = 380 VAC ( với điện ở Việt Nam )

Điện áp pha là gì?

Trong truyền tải mạng điện 3 pha 4 dây, điện áp pha là điện áp giữa 1 dây pha so với dây trung tính. Ví dụ: 3 dây pha là L1, L2, L3 và dây trung tính N, điện áp pha  L1N = L2N = L3N = 220 VAC ( với điện ở Việt Nam )

Dụng cụ đo điện áp

Trong hệ thống điện Volt kế có thể được sử dụng để đo điện áp giữa 2 điểm. Trong mạch điện, bạn chỉ cần mắc song song 2 đầu que đo với nguồn hoặc tải để biết điện áp. Ở hình phía dưới, để đo điện áp điện trở R, ta chỉ cần mắc Volt kế như sau:

Cách đo điện áp

Cách đo điện áp

Phân loại điện áp

Việc phân loại điện áp tùy thuộc vào nhu cầu và quy định của từng quốc gia. Ví dụ: ở Việt Nam điện áp 1 pha là 220 VAC, ở Nhật Bản là 100 – 110 VAC. Trong truyền tài điện công nghiệp ở Việt Nam được phân ra thành 3 loại điện áp: Cao thế, trung thế, hạ thế.

Điện cao thế

Điện cao thế thường dùng cho các mạng phân phối điện đi xa gồm 1 số cấp như: 66 KV, 110 KV, 220 KV, 500 KV.

Điện trung thế

Điện trung thế có cấp điện áp nhỏ hơn cao thế, ở những công trình; khu công nghiệp; khu dân sinh… thường có đường điện trung thế cấp đến máy biến áp, sau đó hạ áp để phân phối điện. Một số cấp điện áp hay dùng như: 22 KV và 35 KV.

Điện hạ thế

Điện hạ thế (cấp điện áp 0,4 KV ) là điện sử dụng để cấp cho các thiết bị hoạt động gồm điện hạ thế 1 pha, 2 pha và 3 pha. Điện áp 1 pha ( 220 VAC ), điện 2 pha ( 380 VAC ) – loại này ít gặp ở Việt Nam thường để cung cấp nguồn vào cho 1 số loại ổn áp đặc biệt, điện áp 3 pha ( 380 VAC ) hay gặp trong điện công nghiệp.

Điện trở là gì?

Điện trở là một đại lượng vật lý, nó đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật liệu. Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện.

Phân loại điện trở

Điện trở có nhiều cách phân loại khác nhau, ở đây mình sẽ liệt kê 1 số loại chính nhé!

Điện trở phân loại theo công suất

  • Điện _ trở công suất nhỏ
  • Điện _ trở công suất trung bình
  • Điện _ trở công suất lớn

Điện trở phân theo cách đấu nối trong mạch

  • Điện _ trở dán
  • Điện _ trở hàn
  • Điện _ trở thanh

Điện trở phân theo giá trị

  • Điện trở không đổi: là loại điện trở không hoặc ít thay đổi giá trị trong quá trình sử dụng. Loại này thường có giá trị cố định theo nhà sản xuất.
  • Biến trở: loại thay đổi được giá trị điện trở.

Công thức tính điện trở

Công thức tính điện trở mắc nối tiếp

Mạch điện trở mắc nối tiếp:

Mạch điện trở mắc nối tiếp

Công thức tính:

Công thức điện trở mắc nối tiếp

Công thức điện trở mắc nối tiếp

Nhận xét:

  • Điện trở tổng sẽ là: Rm = Um / Im
  • Mạch điện mắc nối tiếp, dòng điện trên các tải bằng nhau và điện áp tổng bằng tổng các điện áp tải.

Công thức tính điện trở mắc song song

Mạch điện trở mắc song song:

Mạch điện trở mắc song song

Công thức tính:

Công thức điện trở mắc song song

Công thức điện trở mắc song song

Nhận xét:

  • Điện trở tổng sẽ là: Rm = Um / Im
  • Mạch điện mắc song song, điện áp trên các nhánh bằng nhau và dòng điện tổng bằng tổng các dòng điện mạch nhánh.

Điện trở suất là gì?

Điện trở suất là của một chất được định nghĩa bởi điện trở của một khối chất có chiều dài 1 mét và tiết diện 1 m² , kí hiệu của điện trở suất là ρ, đơn vị Ohm x mét (Ω.m)

Công thức tính điện trở suất

Công thức tính điện trở dây đồng chất tiết diện đều:

R = ρ.L / S

Trong đó:

  • L – là chiều dài khối chất (đơn vị m)
  • S – là tiết diện ngang khối chất (đơn vị )
  • R – là điện trở khối chất, đơn vị Ohm hay Ôm (Ω)
  • ρ – là điện trở suất – với mỗi chất khác nhau sẽ có ρ khác nhau – tra bảng (đơn vị Ω.m)

Bảng màu điện trở

Bảng điện trở màu

Bảng điện trở màu

Cách đọc điện trở

Khi cầm 1 con điện trở trên tay bạn chưa biết cách đọc như thế nào? Thật đơn giản chỉ cần bạn không phải “mù màu” thì áp vào bảng màu phía trên bạn sẽ đọc được ngay. Trên điện trở thường có loại 4 vạch màu và 5 vạch màu (mình sẽ hướng dẫn phía dưới).

Lưu ý: Điện trở có 2 đầu vậy bạn sẽ đọc điện trở từ đầu nào? Các bạn chú ý phần khoanh màu tím dưới ảnh, vạch sai số sẽ xa vạch kế nó hơn vì vậy bạn sẽ đọc từ đầu ngược lại theo mũi tên!

Cách đọc điện trở

Cách đọc điện trở

Điện trở 4 vạch màu

  • Vạch màu thứ nhất: Giá trị hàng chục trong giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ hai: Giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ ba: Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ 4: Giá trị sai số của điện – trở

Ví dụ: Ở hình trên, điện – trở 1 có 4 vạch lần lượt nâu (1), đen (0), lục (10^5), hoàng kim (5%). Vậy giá trị điện – trở R = 10 x 10^5 = 10^6 (Ohm) sai số (+-) 5% 

Điện trở 5 vạch màu

  • Vạch màu thứ nhất: Giá trị hàng trăm trong giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ hai: Giá trị hàng chục trong giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ ba: Giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ 4: Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện – trở
  • Vạch màu thứ 5: Giá trị sai số của điện – trở

Ví dụ: Ở hình trên, điện-trở 2 có 5 vạch lần lượt nâu (1), đen (0), đen (0), đen (10^0), nâu (1%). Vậy giá trị điện trở R = 100 x 10^0 = 100 (Ohm) sai số (+-)1% 

Giải bài tập điện trở suất

Ví Dụ: Tính điện trở của khối vật dẫn làm bằng Cu hoặc Al, chiều dài 2 m và tiết diện 0.1m²?

Giải

Với khối chất làm bằng Cu có điện trở suất ρ = 1,72 x 10^-8 (Ω.m)

  • Thay vào công thức: R = ( ρ. L ) / S = ( 1,72 x 10^-8 . 2 ) / 0.1 = 3,44 x 10^-7 (Ω)
  • Với khối chất làm bằng Al có điện trở suất ρ = 2,82 x 10^-8 (Ω.m), ta tính tương tự!

Định luật Ôm

Để tìm hiểu chi tiết về định luật này mời bạn theo dõi bài viết: Định luật Ôm – Ohm.

Đặc tuyến V-A (Volt – Ampe)

Đặc tuyến Volt Ampe

Đặc tuyến Volt Ampe

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa dòng điện I theo điện áp U còn gọi là đường đặc tuyến V-A (Vôn – Ampe).

Đối với vật dẫn kim loại (hay hợp kim) ở nhiệt độ nhất định (vật dẫn tuân theo định luật ôm), đặc tuyến V –A là đoạn đường thẳng qua gốc tọa độ/ Điện trở R có giá trị không phụ thuộc vào điện áp U.

Kiến thức tham khảo

Bài viết tham khảo: Nguồn điện – pin – acquy

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter

Leave a Reply

error: Content is protected !!