Công thức tổng quát về cường độ dòng điiện

Cường độ dòng điện – Định nghĩa, công thức, phân loại và ý nghĩa

Ghi chú: Tài liệu trích dẫn

Một trong những bài học quan trọng nhất của vật lý 7 phải kể đến cường độ dòng điện. Kiến thức cường độ của dòng điện dù không khó và nhiều như những chương khác nhưng lại vô cùng quan trọng. Bởi đây là phần nền tảng của vật lý 7, học sinh phải hiểu sâu phần này thì các phần khác mới có thể tiếp thu tốt được. Vậy thì bài viết sau sẽ giúp các em sẽ tổng hợp những kiến thức nên nhớ nhất của phần độ lớn dòng điện.

Tổng quan về cường độ dòng điện

Định nghĩa cường độ của dòng điện

Cường độ dòng điện dùng để chỉ độ mạnh yếu của dòng điện. Ngoài ra, độ lớn của dòng điện cũng cho biết số lượng điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Dòng điện càng mạnh thì độ lớn của dòng điện càng lớn. Và ngược lại, dòng điện càng yếu thì độ lớn của dòng điện càng nhỏ.

 Công thức tổng quát về cường độ dòng điiện
Công thức tổng quát về cường độ dòng điiện

Khái niệm độ lớn của dòng điện không hề khó nhớ, chỉ cần hiểu bản chất là sẽ dễ dàng rút ra được.

Ký hiệu cường độ dòng điện

Độ lớn của dòng điện có ký hiệu là I, chiếu theo hệ đo lường quốc tế SI. Đơn vị đo cường độ dòng điện là Ampe hay còn được viết tắt là A. Đơn vị đo cường độ dòng điện được lấy theo nhà vật lý và toán học nổi tiếng người Pháp André Marie Ampère. Ông đã tạo ra rất nhiều thiết bị đo lường phục vụ cho thí nghiệm của mình. Những thiết bị này chính là tiền thân của Ampe kế sau này, cũng là dụng cụ đo độ lớn của dòng điện. Chính vì thế nên đơn vị đo được ký hiện dựa trên tên ông.

Khái niệm độ lớn của dòng điện

Một đơn vị Ampe sẽ tương ứng với dòng chuyển động của 6,24150948.1018 điện tử e (1 culông) trong 1 giây qua 1 diện tích dây dẫn. Công thức đi kèm là 1A = 1C/s.

Các loại ampe kế phổ biến hiện nay có thể kế đến như: ampe kế đo dòng điện, ampe kế đo AC/DC, dòng đo điện trở cách điện, ampe kế đo điện trở đất hoặc miliampe kế hay còn gọi là dòng đo miliampe.

Ôn lại kiến thức về hiệu điện thế

Công thức tính độ lớn của dòng điện cơ bản

Công thức tính độ lớn của dòng điện dễ hiểu nhất như sau:

I = Q/t = (q1 + q2 + q3+…+qn) /t

Từ biểu thức trên, ta thấy được rằng độ lớn của dòng điện trung bình trong một khoảng thời gian sẽ được tính bằng thương số điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian đó với khoảng thời gian đang xét. Vì thế, ta rút ra được công thức tối giản là:

Itb = ΔQ/Δt

Trong đó:

Itb là cường độ trung bình của dòng điện A

ΔQ là tổng điện lượng được xét trong 1 khoảng thời gian

Δt là khoảng thời gian được xét

Sau đó, ta có công thức tính độ lớn tức thời của dòng điện như sau:

Công thức 1: I = dQ/dt hoặc I = P/U

Trong đó:

I là cường độ dòng điện

P là công suất tiêu thụ của thiết bị điện

U là hiệu điện thế

Công thức 2: I = dQ/dt hoặc U = I*R

Trong đó:

I là cường độ dòng điện

U là hiệu điện thế

R là điện trở

Dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại

Công thức tính độ lớn của dòng điện hiệu dụng

Độ lớn dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng với độ lớn của một dòng điện không đổi. Điều này có nghĩa là khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ của 2 dòng điện bên trong R là như nhau.

Khi đó, ta có công thức tính cường độ của dòng điện hiệu dụng như sau:

I = U/R

Trong đó:

I là độ lớn của dòng điện hiệu dụng

I0 là độ lớn của dòng điện cực đại

Công thức tính cường độ của dòng điện cực đại

Độ lớn của dòng điện cực đại được biết là cường độ lớn nhất mà mạch đạt được. Công thức tính như sau:

I0 = I*√2

Công thức tính độ lớn của dòng điện bão hòa

Độ lớn của dòng điện bão hòa được tính theo công thức:

I = n*e

Trong đó, e là điện tích electron

Công thức tính độ lớn của dòng điện 3 pha

I = P/(√3 x U x coshi x hiệu suất)

Trong đó:

I là dòng điện

P là công suất động cơ

U là điện áp sử dụng

Phân loại cường độ của dòng điện

Cường độ dòng điện một chiều

Khái niệm và đặc điểm

Cách đo độ lớn của dòng điện

Độ lớn của dòng điện một chiều còn được biết với tên gọi cường dộ của dòng điện dân dụng. Ký hiệu của loại độ lớn này là DC (viết tắt của Direct Current). Trong kỹ thuật điện, dòng dịch chuyển đồng hướng của các hạt mang điện bên trong môi trường dẫn điện chính là cường độ một chiều.

Độ lớn của dòng điện một chiều có thể tăng hoặc giảm được tuy nhiên không thể đổi chiều. Chiều chuyển dịch được quy ước là từ dương (+) sang âm (-).

Dòng điện một chiều được tạo ra từ những nguồn năng lượng như pin, ắc quy, năng lượng mặt trời… Dòng điện này cũng có thể biến đổi linh hoạt giữa DC và AC nhờ các mạch điện đặc biệt.

Cách đo dộ lớn của dòng điện một chiều

Người ta sẽ sử dụng đồng hồ đo vạn năng kim để tính được số điện dân dụng một chiều. Các bước cụ thể như sau:

Bước 1: Đồng hồ vạn năng kim có dây nối hai đầu đi kèm với màu sắc quy ước phần đầu cắm là đen và đỏ. Ta sẽ cắm que đen vào đầu COM và que đỏ vào dấu “+” trên đồng hồ để liên kết với dòng điện cần đo.

Bước 2: Tiếp theo, ta chỉnh phần chuyển mạch của đồng hồ đo nằm trong khoảng DC.A-250mA.

Bước 3: Hãy ngắt kết nối nguồn điện của các mạch định đo.

Bước 4: Tiến hành nối que đỏ của đồng hồ vào phần cực dương và que đen vào phần cực âm theo chiều của dòng điện. Sau đó mắc đồng hồ nối với mạch thí nghiệm.

Bước 5: Bật lại nguồn điện cho mạch thí nghiệm.

Bước 6: Ghi lại kết quả đo.

Ngoài ra, ta cũng có công thức tính độ lớn của dòng điện một chiều như sau:

I = Pt/(U x cosphi)

Độ lớn của dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều có ký hiệu là AC (Alternating Current). Khác với dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều có thể thay đổi chiều và cường độ tuần hoàn theo chu kỳ khác nhau. Ứng dụng thực tế của dòng điện xoay chiều chính là mạng điện chung được cung cấp điện từ các nhà máy điện lớn trên toàn quốc.

Minh họa dòng điện xoay chiều

Chu kỳ của dòng điện xoay chiều được ký hiệu là T. Còn tần số dòng điện xoay chiều được ký hiệu là F.

Ý nghĩa và ứng dụng của cường độ dòng điện

Duy trì độ bền cho thiết bị điện

Độ lớn dòng điện được dùng rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Ứng dụng phổ biến nhất chính là dùng để đo độ lớn, nhỏ của các dòng điện.

Ta biết rằng, mỗi thiết bị điện sẽ có một giới hạn về độ lớn của dòng điện khác nhau. Trong khoảng an toàn đó thì thiết bị này sẽ hoạt động an toàn và đảm bảo nhất. Đo độ lớn của dòng điện giúp ta có thể điều chỉnh các thiết bị điện về mức độ ổn định nhất, kéo dài tuổi thọ, tiết kiệm chi phí.

Thiết bị đo độ lớn dòng điện khá quen thuộc trong cuộc sống hằng ngày có thể kể đến ổn áp hay còn gọi là aptomat. Thường thiết bị này được lắp trong nguồn điện của gia đình, nó sẽ đo cường độ và tự động ngắt khi giá trị vượt ngưỡng cho phép.

Ổn áp
Ổn áp

Ứng dụng trong y học

Độ lớn dòng điện trong y học

Dòng điện này thường được dùng trong y học như châm cứu, điện di… Nếu không thể xác định được cường độ thì dòng điện mạnh có thể làm nguy hiểm đến tính mạng con người. Việc tính toán độ lớn của dòng điện giúp ta xác định được chính xác dòng điện thấp, an toàn với quá trình điều trị.

Châm cứu bằng dòng điện
Châm cứu bằng dòng điện

Tham khảo thêm kiến thức về nam châm Vật Lý

Như ta đã thấy, cường độ dòng điện có ý nghĩa rất quan trọng trong môn vật lý 7 cũng như trong cuộc sống hằng ngày. Vì thế các em học sinh cần chú tâm vào kiến thức phần này để tiếp thu các phần sau một cách dễ dàng hơn.

Nam châm điện
Nam châm điện

Xem thêm

Giải thích về hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở