Trong lĩnh vực điện và mạch điện, việc hiểu các khái niệm cơ bản liên quan đến dòng điện là rất quan trọng. Kiến thức này là nền tảng của lý thuyết mạch điện một chiều DC (Direct Current). Hãy cùng tìm hiểu về những khái niệm này:
Điện tích và Nguyên tử
Tất cả vật chất đều bao gồm các nguyên tử, và nguyên tử có 3 thành phần cơ bản: proton, neutron và electron. Proton mang điện tích dương, neutron không mang điện và electron mang điện tích âm. Nguyên tử trung hòa về điện khi các thành phần này cùng tồn tại. Tuy nhiên, khi bị tách ra, chúng tạo ra một hiệu điện thế, đó là lực hút.
Sự dịch chuyển của Electron trong Mạch điện kín
Trong mạch điện kín, electron tự do được kích thích sẽ chuyển động và di chuyển ngược về phía proton do lực hút giữa chúng. Dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện tích (electron) được gọi là dòng điện. Electron không chuyển dịch tự do; chúng gặp sự kháng cự trong vật liệu chúng dịch chuyển qua.
Điện Áp, Dòng Điện và Điện trở
Mọi mạch điện hoặc điện tử cơ bản đều liên quan đến 3 đại lượng: Điện Áp (V), Dòng Điện (I) và Điện trở (Ω).
Điện Áp
Điện áp (V) biểu thị năng lượng tiềm năng của nguồn cấp điện được lưu trữ dưới dạng điện tích. Hãy coi điện áp như là lực đẩy electron qua một vật dẫn điện. Điện áp cao tương ứng với lực đẩy lớn hơn và khả năng thực hiện nhiều công hơn. Sự chênh lệch điện áp giữa hai điểm trong mạch được gọi là Hiệu điện thế (p.d.) hoặc Độ sụt điện áp.
Điện Áp DC và Điện Áp AC
Nguồn điện áp cố định và không đổi được gọi là Điện Áp DC, trong khi nguồn điện biến thiên được gọi là Điện Áp AC. Cả hai được đo bằng đơn vị Volt (V), với các tiền tố như microvolt (μV), millivolt (mV) hoặc kilovolt (kV) được sử dụng để chỉ các bội số của điện áp. Điện áp có thể là dương hoặc âm.
Dòng Điện
Dòng điện (I) là dòng dịch chuyển của điện tích, được đo bằng Ampe (A). Dòng điện là sự chuyển động liên tục của electron trong mạch điện, được thúc đẩy bởi nguồn điện áp. Dòng điện được quy ước là dòng chuyển dời từ cực dương đến cực âm và sự dịch chuyển của dòng electron sẽ ngược với chiều dòng điện.
Dòng Điện vs. Dòng Electron
Dòng điện thường đề cập đến sự dịch chuyển của điện tích dương từ cực dương sang cực âm, trong khi dòng electron là dịch chuyển thực tế của các electron từ cực âm sang cực dương. Cả hai quy ước đều được sử dụng, nhưng nhìn chung, sử dụng khái niệm dòng điện quy ước sẽ dễ hiểu hơn.
Nguồn Điện
Nguồn điện cung cấp một dòng điện cụ thể (ví dụ, 1A, 5A) và được biểu thị bằng một vòng tròn với mũi tên chỉ hướng. Dòng điện được đo bằng Ampe (A) và có thể được biểu thị dưới dạng microamp (μA) hoặc milliamp (mA). Dòng điện có thể dương hoặc âm tùy theo hướng.
Dòng Điện DC và Dòng Điện AC
Dòng điện một chiều (DC) dịch chuyển theo một hướng duy nhất, trong khi Dòng điện xoay chiều (AC) thay đổi hướng theo định kỳ. Điện áp rất cần thiết cho dòng điện và bị giới hạn bởi cả điện trở và nguồn điện áp.
Nguồn Điện và Điều Kiện Mạch Điện
Nguồn điện hoạt động trong mạch điện ngắn hoặc mạch điện kín, và không hoạt động trong điều kiện mạch điện hở ngăn chặn dòng điện. Để dễ hình dung, hãy coi dòng điện tương tự như dòng nước chảy trong ống, và tốc độ dòng nước tương ứng với cường độ dòng điện.
Tóm lại, hiểu về điện áp, dòng điện và điện trở là rất quan trọng để hiểu lý thuyết mạch điện một chiều DC. Các khái niệm này cung cấp nền tảng kỹ thuật điện để chúng ta có thể thiết kế, phân tích và khắc phục sự cố trong mạch điện một cách hiệu quả.
