Nhắc đến cường độ dòng điện chắc chắn chúng ta cũng đã nghe đến một vài lần trong sách giáo khoa, trên các thiết bị điện… Tuy nhiên, đó chỉ là những thông tin chung, chưa đầy đủ. Vì thế, hôm nay, Thủy Khí Điện sẽ mang đến thông tin khái quát về nó, gồm ký hiệu, phân loại, ứng dụng và những công thức tính toán cụ thể, cùng đọc nhé.
Cường độ dòng điện là gì?
Có rất nhiều khách hàng đặt câu hỏi là: Tại sao cần phải làm rõ cường độ dòng điện của 1 hệ thống, 1 máy móc.
Vì nó sẽ đảm bảo được an toàn khi dùng điện, an toàn cho các thiết bị điện và duy trì tuổi thọ cho chúng tốt nhất.
Mỗi 1 thiết bị đều có 1 hạn mức cường độ dòng điện nhất định. Người dùng phải đảm bảo để có thể độ bền của máy móc, thiết bị được duy trì. Biết được cường độ thì kỹ thuật hay người sử dụng sẽ có cách duy trì dòng điện luôn ổn định, nằm trong hạn mức cho phép.
Biết cường độ thì khi thi công hệ thống có thể chọn ngay được dây dẫn phù hợp để tiết kiệm điện, chi phí mà vẫn đảm bảo tiêu chí ổn định.
Cường độ dòng điện quá lớn thì khi con người tiếp xúc sẽ bị điện giật, nổ điện. Nó sẽ gây nguy hiểm cho con người khi tiếp xúc.
Giá trị lớn nhỏ của dòng điện sẽ cảnh bảo độ an toàn cho con người, giúp tránh được những mối nguy hiểm và có phương pháp phòng tránh, xử lý nhanh, hiệu quả.
Khái niệm
Cường độ dòng điện là 1 khái niệm mà ở những năm cấp 2 chúng ta cũng đã được tìm hiểu trong vật lý lớp 9. Vậy nó là gì?
Nó chính là 1 đại lượng tượng trưng cho chính độ mạnh, yếu của 1 dòng điện. Nó thể hiện số lượng điện tử đi qua 1 tiết diện như: dây dẫn điện của 1 vật dẫn trong 1 đơn vị thời gian nhất định.
Khi mà dòng điện càng mạnh thì cường độ dòng điện sẽ càng lớn và khi dòng điện càng yếu thì cường độ dòng điện sẽ nhỏ đi. Mối quan hệ này được gọi là quan hệ tỉ lệ thuận với nhau.
Ký hiệu
Cường độ dòng điện sẽ có ký hiệu là I. Chữ I nằm trong hệ SI – 1 hệ đo lường quốc tế.
Nếu xét trong vật lý thì I sẽ là cường độ của dòng điện. Nó viết tắt của “Intensité” trong tiếng Pháp.
Đơn vị
Để tiện cho việc tính toán thì người ta sẽ quy ước đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe. Trong sơ đồ hay các thiết bị thì ta đều thấy có kí hiệu là chữ A.
Đơn vị này được đặt theo tên của 1 người rất nổi tiếng trong giới khoa học toán và vật lý là André Marie Ampère. Nhà khoa học đến từ Pháp với các phát minh lỗi lạc sinh năm 1775 và mất năm 1836. Ống không chỉ phát minh ra điện từ trường mà còn phát triển định luật và lấy tên của ông để cất giữ.
Đơn vị đo được định nghĩa từ năm 1946 và nó có hiệu lực cho đến ngày nay. Dòng điện cố định, nếu cho nó chạy trong hai dây dẫn thẳng và song song có chiều dài vô hạn với 1 tiết diện không đáng kể cũng như đặt cách nhau một mét trong môi trường chân không thì sẽ sinh ra một lực giữa hai dây này. Lực đó sẽ bằng 2 x 10-7 niutơn trên một mét đo chiều dài.
Một ampe sẽ tương ứng với dòng chuyển động của 6,24150948. Tất nhiên thì trong sản xuất, ứng dụng thì chúng ta còn có đơn vị khác là miliAmpe. Nó được kí hiệu là mA và cũng dùng để đo độ lớn của dòng điện. Lúc này, ta có: 1mA = 0.001A.
Phân loại cường độ dòng điện
Được phân chia thành 2 loại dựa trên 2 dòng điện chính, phổ biến hiện nay là: điện 1 chiều, điện xoay chiều.
Cường độ dòng điện một chiều, điện dân dụng
Cường độ của dòng điện dân dụng chính là cường độ của dòng điện 1 chiều. Nó có ký hiệu là DC hay còn gọi là Direct Current. Dòng điện 1 chiều là dòng điện mà dịch chuyển cùng hướng của những hạt mang điện (hạt electron) trong môi trường dẫn điện. Cường độ dòng điện 1 chiều có thể điều chỉnh tăng giảm nhưng lại không thể đổi chiều. Đó là 1 điều khác biệt.
Theo quy ước, dòng DC sẽ có chiều từ dương sang âm, (+) sang (-). Chúng được hình thành từ nguồn pin, ắc quy hay từ điện từ năng lượng mặt trời.
Cường độ dòng điện xoay chiều
Sau khi đã nắm được khái niệm cơ bản trên thì chúng ta sẽ tìm hiểu đến độ lớn của dòng điện xoay chiều. Nó kí hiệu là AC viết đầy đủ là Alternating Current. Dòng điện này có chiều cũng như cường độ có thể thay đổi tuần hoàn theo chu kỳ thời gian nhất định.
Dòng điện này là dòng điện trong hệ thống điện lưới của nước ta. Nguồn cấp chính là các máy phát điện xoay chiều trong các nhà máy thủy điện, nhiệt điện. Hay nó được biến đổi giữa dòng DC và AC thông qua những mạch điện chuyên dụng.
Điện xoay chiều AC có chu kỳ T. T là 1 thời gian mà dòng điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ.
Tần số của AC sẽ kí hiệu là F. Người ta tạo nên F thông qua sự nghịch đảo của chu kỳ dòng điện xoay chiều.
Ứng dụng của độ lớn của dòng điện
Ứng dụng trong sản xuất và đời sống rất nhiều. Nhờ đại lượng này mà con người có thể kiểm soát được nguồn điện của thiết bị điện đang làm việc. Và vì thế mà thiết bị được bảo vệ, con người cũng an toàn khi tiếp xúc.
Còn là 1 căn cứ để có thể phân loại được các nguồn điện sao cho phù hợp. Con người sẽ sử dụng nguồn điện tiết kiệm, hợp lý, phục vụ nhu cầu vận hành sản xuất và sinh hoạt.
Những dòng điện có cường độ mạnh thì sẽ dùng trong công nghiệp, đáp ứng nhu cầu của máy móc trong xí nghiệp, xưởng, nhà máy. Những dòng điện cường độ thấp thì sẽ dùng trong sinh hoạt hàng ngày của con người hoặc cho các thiết bị y tế như: Khử rung tim, máy rung tim…
Có 1 điều mà TKĐ luôn lưu ý với khách hàng đó là sử dụng dòng điện mà cường độ mạnh thì nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe, tính mạng của con người nên cần hết sức cẩn trọng.
Công thức tính cường độ dòng điện
Việc tính toán bằng công thức sẽ giúp chúng ta có thể tiết kiệm được thời gian nhưng vẫn đảm bảo chính xác về thông số.
Công thức tính tổng quát
Cường độ dòng điện hiệu dụng của 1 dòng điện xoay chiều là 1 đại lượng có giá trị bằng đúng với cường độ của dòng điện không đổi. Sao cho, khi nó đi qua cùng 1 điện trở R, công suất tiêu thị trong điện trở R như nhau của hai dòng điện.
Công thức tính là:
I = Q / t = (q1+ q2 + q3 + … + qn) / t
Trong công thức này thì:
+ I chính là cường độ dòng điện không đổi. Đơn vị tính là: A hay Ampe.
+ t là thời gian điện lượng di chuyển qua tiết điện phẳng vật dẫn. Nó có đơn vị là giây.
+ q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn. Đơn vị tính là C là coulomb.
Dòng điện không đổi
Trong thực tế, có những hệ thống sử dụng dòng điện không đổi. Và để biết được cường độ dòng điện này như thế nào thì cũng sẽ có 1 công thức riêng.
Công thức này sẽ là:
I = q / t (A)
Trong đó:
+ q là điện lượng dịch chuyển qua 1 tiết diện phẳng vật dẫn. Đơn vị của nó là C hay gọi là Coulomb.
+ I là độ lớn của dòng điện không thay đổi. Đơn vị Ampe quen thuộc, viết tắt là A.
+ t là thời gian điện lượng chuyển qua tiết điện phẳng vật dẫn đó. Đơn vị của nó là giây, ký hiệu s.
Dòng điện trung bình
Nếu cần tính cường độ dòng điện trung bình thì ta phải làm sao? Đó chính là áp dụng công thức quen thuộc:
Itb = ΔQ / Δt
Với công thức này, chúng ta cần có:
+ Δt là khoảng thời gian được xét, nó có đơn vị là s (giây).
+ Itb là cường độ dòng điện trung bình. Đơn vị của nó là A hay gọi là ampe.
+ ΔQ là ký hiệu của điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt. Đơn vị của ΔQ là C hay còn gọi là coulomb.
Dòng điện xoay chiều
Để tính cường độ của dòng điện xoay chiều thì ta cần có công thức như sau:
P = U.I.cosα
Ta cần chuẩn bị:
+ α là góc lệch pha giữa U và I.
+ I: Là cường độ của dòng điện định mức. Tính bằng đơn vị: A đọc là ampe.
+ U là hiệu điện thế. Đơn vị của nó là V, đọc là Vôn.
+ Cuối cùng là P là công suất điện. Đơn vị tính của nó là W đọc là oát.
Dòng điện hiệu dụng
Để tính được cường độ dòng điện của dòng điện hiệu dụng thì ta có:
I = I0 / √2
Với I là độ lớn của dòng điện hiệu dụng và I0 là độ lớn của dòng điện cực đại.
Dòng điện định mức
Chúng ta có công thức tính cường độ dòng điện định mức là:
I = P / U
Ta có:
+ I là cường độ của dòng điện định mức. Và cường độ sẽ có đơn vị: A đọc là ampe.
+ P chính là công suất điện. Đơn vị tính là: W đọc là oát.
+ U: Là hiệu điện thế. Nó có đơn vị: V đọc là vôn.
Dòng điện trong toàn mạch theo định luật Ôm
Nếu tính dòng điện trong toàn mạch theo đúng định luật Ôm thì ta có thể áp dụng theo công thức sau:
I = U / R
Khi đó, toàn mạch sẽ là 1 mạch kín gồm nguồn điện nối với mạch ngoài, là những vật dẫn có điện trở tương đương R. Trong công thức này thì ta có:
I: Chính là cường độ dòng điện. Nó có đơn vị: A đọc là ampe.
R: Ký hiệu của điện trở. Nó có đơn vị: Ω đọc là ôm.
U: Hiệu điện thế. Đơn vị: V đọc là vôn.
Các công thức tính khác
Ngoài những công thức tính này thì chúng ta còn có 1 số công thức khác tuy ít được phổ biến hơn như:
+ Công thức tính cường độ của dòng điện bão hòa
I = n.e
Trong đó e chính là điện tích electron.
+ Công thức tính cường độ của dòng điện cực đại.
I0 = I.√2
+ Cường độ của dòng điện 3 pha
I = P / (√3 x U x cos x hiệu suất)
Với công thức này, chúng ta có I là dòng điện, U là điện áp sử dụng, P là công suất động cơ.
Dù với công thức nào thì chúng ta cũng sẽ phải quy đổi các đơn vị và có các thông số chính xác thì kết quả mới đúng theo mục đích, yêu cầu.
Dụng cụ đo cường độ dòng điện
Để có thể đo được độ lớn của dòng điện thì người ta cần sử dụng các thiết bị để hỗ trợ quá trình đo được nhanh hơn, chính xác và an toàn hơn.
Ampe kìm
Thiết bị này còn có tên gọi khác là đồng hồ ampe kìm. Nó là 1 dụng cụ đo điện cầm tay, thiết kế chuyên dùng cho việc đo trực tiếp dòng điện đi qua dây dẫn.
Cách đo đơn giản nhưng mang lại kết quả rất chính xác, nhanh chóng. Ampe kìm đến từ Hioki, Kyoritsu hay Fluke… đều được khách hàng chuộng dùng.
Đồng hồ vạn năng
Đồng hồ vạn năng có tên gọi khác là vạn năng kế. Nó là 1 thiết bị đa năng, mang đến cho người dùng nhiều công dụng. Sản phẩm sẽ đo được điện trở, điện áp hay độ lớn của dòng điện. Một số dòng cao cấp hơn thì được trang bị tính năng hiện đại hơn như: Đo tụ điện, đo tần số, thông mạch, kiểm tra diode…
Mặc dù trên thị trường có nhiều loại nổi tiếng nhưng đồng hồ của Kyoritsu là khá nổi bật với nhiều model, giá tốt và độ bền cao.
Máy đo đa năng
Máy đo đa chức năng là 1 thiết bị được con người chế tạo nhằm thực hiện được 1 lúc nhiều phép đo khác nhau: Đo công suất, đo điện áp, đo điện trở hay đo công suất, nhiệt độ, áp lực, độ ẩm…
Dụng cụ này còn có thể kiểm tra được mạch điện, nối mạch cũng như đo mạch vòng. Vì tính đa năng nên được ứng dụng trong nhiều công việc khác nhau và mang lại hiệu quả cao khi sử dụng.
Hy vọng qua bài viết này, khách hàng có thể trang bị thêm cho mình những thông tin, kiến thức về cường độ dòng điện để vận dụng trong cuộc sống, thí nghiệm, sản xuất được tốt hơn. Nếu thấy bài viết này hay, có nhiều thông tin bổ ích thì hãy chia sẻ đến những người xung quanh nhé.
