Dòng điện là gì? Những kiến thức cơ bản về dòng điện

Để dễ dàng đọc hiểu các chủ đề liên quan đến điện thì trước tiên bạn cần hiểu dòng điện là gì, cường độ dòng điện, các loại dòng điện, cũng như những kiến thức cơ bản xoay quanh dòng điện. Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ chi tiết nhất, cùng chúng tôi tìm hiểu ngay nhé!

Dòng điện là gì? Cường độ dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện trong một không gian hoặc một môi trường nào đó như kim loại, chất bán dẫn, chất điện phân hay chất khí. Các hạt mang điện chính là các electron, lỗ trống hoặc ion. Tùy vào từng môi trường, các hạt mang điện sẽ có cấu tạo tương ứng và tạo nên bản chất riêng cho dòng điện.

• Trong môi trường kim loại: Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường (trong đó các electron chuyển động theo hướng ngược chiều điện trường).
• Trong môi trường chất điện phân: Dòng điện được tạo ra từ sự chuyển dịch có hướng của các ion dương và ion âm theo hướng ngược chiều nhau.
• Trong môi trường chất khí: Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường.
• Trong môi trường chân không: Dòng điện là dòng các electron chuyển động theo hướng từ cực âm đến cực dương dưới sự tác động của lực điện trường.
• Trong môi trường chất bán dẫn: Dòng điện sinh ra do các electron di chuyển theo hướng ngược chiều điện trường, còn các lỗ trống dịch chuyển theo hướng cùng chiều điện trường.

Về cường độ dòng điện (ký hiệu là I), chính là lượng điện tích di chuyển qua một vật dẫn trong một đơn vị thời gian (I = Q/t). Cường độ dòng điện được đo bằng ampe (A) và các dụng cụ đo cường độ dòng điện tốt nhất hiện nay là điện kế và ampe kế.

» Tìm hiểu: Dòng điện, điện áp và điện trở trong hệ thống điện mặt trời

Công thức của dòng điện

Cường độ dòng điện (I) được xác định dựa trên công thức định luật Ohm:

I = U/R

Trong đó: U là điện áp, R là điện trở

• Điện trở đại diện cho khả năng chống lại dòng điện của dây dẫn.
• Điện áp là sự chênh lệch về điện tích giữa hai điểm. Có thể hiểu đơn giản, mạch điện là một vòng khép kín cho phép điện tích di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Khi sự chênh lệch điện tích càng lớn thì dòng điện chạy qua dây dẫn càng nhiều.

So sánh giữa điện áp và dòng điện, chúng có mối quan hệ cùng chiều với nhau. Tuy nhiên, dòng điện đề cập đến lượng điện tích di chuyển, còn điện áp đề cập đến lực đẩy các điện tích đó. Nếu điện áp càng cao, dòng điện sẽ càng lớn, ngược lại nếu điện áp càng thấp thì dòng điện sẽ càng yếu.

Để dễ hình dung hơn về mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở, người ta thường liên tưởng đến dòng chảy của nước trong một đường ống. Khi đó, điện tích được biểu thị bằng lượng nước, điện áp biểu thị bằng áp suất nước và dòng điện được biểu thị bằng lưu lượng nước.

Khi nước trong đường ống càng nhiều, tức điện tích càng cao thì áp suất ở cuối ống càng lớn. Ngược lại khi rút nước trong ống xuống một mức nhất định thì áp suất ở cuối ống sẽ giảm. Đây có thể coi là hiện tượng giảm điện áp, cũng giống như khi đèn pin dần yếu đi khi gần hết pin.

Còn với điện trở, nó được ví như chiều rộng của ống nước. Nếu ở cùng một áp suất, đường ống hẹp sẽ ngăn cản dòng nước nhiều hơn so với một đường ống rộng. Do đó về mặt điện, khi hai mạch có điện áp bằng nhau và điện trở khác nhau thì mạch có điện trở cao hơn sẽ cho phép ít điện tích chạy qua hơn, điều này cũng đồng nghĩa với việc dòng điện thấp hơn.

Các loại dòng điện

Dòng điện được phân loại theo bản chất của nó, chủ yếu có hai loại đó là:

Dòng điện một chiều (DC)

Độ lớn của dòng điện không đổi và dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Dòng điện một chiều có thể được lấy từ nguồn điện xoay chiều bằng việc sử dụng bộ chỉnh lưu. Ngược lại, dòng điện một chiều cũng có thể chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều thông qua một thiết bị khác, chẳng hạn như biến tần.

Dòng điện xoay chiều (AC)

Độ lớn của dòng điện thay đổi liên tục và hướng của dòng điện thay đổi theo chu kỳ. Bạn có thể hình dung dòng điện chính là các đường cong hình sin hoặc cosin trong một mặt phẳng tọa độ. Với dòng điện xoay chiều, chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho nhiều ứng dụng bởi nó có thể chuyển đổi từ mức điện áp cao sang mức điện áp thấp nhờ máy biến áp.

Các tác dụng của dòng điện

Điện ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, bởi chúng mang đến nhiều tác dụng khác nhau như:

• Tác dụng chiếu sáng: Đây là tác dụng phổ biến nhất của dòng điện. Dòng điện được sử dụng để chiếu sáng thông qua các loại đèn điện hiện nay.
• Tác dụng nhiệt: Thông thường, khi có dòng điện chạy qua, các vật liệu dẫn điện thường có xu hướng nóng lên. Tận dụng hiện tượng này, con người đã ứng dụng điện năng vào các mục đích làm nóng, chẳng hạn như dùng trong bếp hồng ngoại, lò nướng, lò sưởi… để phục vụ cho đời sống con người.
• Tác dụng từ: Khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh nó. Với thuộc tính này, dòng điện được đưa vào để tác động lên nam châm, biến nó thành một lực từ lớn để phục vụ các mục đích của con người, ví dụ như bếp điện từ…
• Tác dụng sinh lý: Hiệu ứng dẫn điện được ứng dụng trong các thiết bị điện y tế, tạo ra các cú sốc điện để phục hồi lại nhịp tim bình thường cho bệnh nhân.
• Tác dụng hóa học: Điện cũng được sử dụng trong lĩnh vực hóa học, như dùng để phân ly các ion dương và ion âm trong dung dịch. Tính năng này hiện được ứng dụng khá phổ biến trong việc mạ điện ngày nay.

Mức nguy hiểm của dòng điện

Điện có thể gây những ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính mạng con người tùy vào cường độ dòng điện chạy qua cơ thể người. Các mức độ ảnh hưởng cụ thể như sau:

• Khi dòng điện là 1 mA, chúng sẽ gây cảm giác đau nhói tại chỗ tiếp xúc.
• Khi dòng điện là 5 mA, chúng ta sẽ bị giật nhẹ.
• Khi dòng điện là 50 – 150 mA, nếu tiếp xúc có thể gây chết người thông qua các tác động làm suy thận và phân hủy cơ trong cơ thể.
• Khi dòng điện là 1 – 4 A, sẽ gây rối loạn nhịp tim và ảnh hưởng đến khả năng lưu thông máu.
• Khi dòng điện khoảng 10 A, có thể gây chết người chỉ trong thời gian ngắn. Chính vì lý do này mà các cầu giao hoặc cầu chì trong hệ thống điện của các hộ gia đình thường được thiết kế ở mức 10A để đảm bảo sự an toàn cho con người.

Như vậy, trên đây SUNEMIT đã trình bày các thông tin chi tiết nhất từ khái niệm dòng điện là gì, các loại dòng điện, tác dụng của dòng điện, cho đến các yếu tố xung quanh dòng điện. Hi vọng đã giúp bạn đọc có được những kiến thức bổ ích nhất, hỗ trợ cho các mục đích học tập hay làm việc của mình.

Phạm Hân

Phạm Hân là chuyên viên marketing tại Công ty điện mặt trời Sunemit. Với nhiều năm làm việc trong ngành marketing và 3 năm tìm hiểu về lĩnh vực điện năng lượng mặt trời, Hân hi vọng có thể mang đến cho độc giả những kiến thức bổ ích, giúp bất kỳ ai cũng có thể hiểu rõ về hệ thống để lựa chọn giải pháp điện mặt trời tối ưu.