Vậy điện là gì và nó đến từ đâu? Quan trọng hơn, tại sao thảm, tất và tay nắm cửa lại là một sự kết hợp tồi? Bài viết sau sẽ giúp bạn hiểu thêm về những điều đó
Từ cổ chí kim cho đến nay, con người đã phát minh ra được rất nhiều thứ vĩ đại và trong số đó không thể không nhắc đến điện. Điện ở khắp mọi nơi; Nó chiếu sáng đường ta đi,giúp nấu thức ăn của chúng ta và thậm chí có thể hỗ trợ cho việc đánh răng. Ví dụ, hãy tưởng tượng lĩnh vực y tế sẽ ở đâu nếu không có điện và theo nghĩa đó, có bao nhiêu mạng sống đã được cứu do các thiết bị điện như máy khử rung tim, máy tạo nhịp tim,… Và tất cả sẽ không thể xảy ra nếu không có điện. Vậy ta cùng đọc tiếp để khám phá thêm về lý thuyết điện cơ bản.
Vậy điện là gì và nó đến từ đâu? Quan trọng hơn, tại sao thảm, tất và tay nắm cửa lại là một sự kết hợp tồi? Nói một cách đơn giản nhất, điện là sự chuyển động của điện tích, được coi là theo quy ước, từ dương sang âm. Bất kể điện tích được tạo ra như thế nào, về mặt hóa học (như trong pin) hoặc vật lý (ma sát từ vớ và thảm), chuyển động của phóng điện là điện.
Dòng điện tích này được gọi là dòng điện. Có hai loại dòng điện, dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC). DC là dòng điện chạy theo một hướng với cực điện áp không đổi trong khi AC là dòng điện thay đổi hướng định kỳ cùng với cực điện áp của nó.
Thomas Edison và Alessandro Volta là những người tiên phong trong dòng điện DC và đã viết phần lớn lịch sử của điện. Nhưng khi các xã hội phát triển, việc sử dụng DC trong khoảng cách truyền tải dài trở nên quá kém hiệu quả. Nikola Tesla đã thay đổi tất cả những điều đó với việc phát minh ra các hệ thống điện xoay chiều.
Với AC, có thể tạo ra điện áp cao cần thiết cho việc truyền tải dài. Do đó, ngày nay, hầu hết các thiết bị di động đều sử dụng nguồn DC trong khi các nhà máy điện sản xuất AC.
Trước khi tôi đi vào việc sử dụng định luật Ohm, tôi muốn giới thiệu một vài khái niệm mạch khác. Đầu tiên, chúng ta cần hiểu mạch nối tiếp và song song có nghĩa là gì. Mạch nối tiếp là những mạch được kết nối thẳng hàng với nguồn điện.
Dòng điện trong các mạch nối tiếp không đổi trong suốt nhưng điện áp có thể khác nhau. Các mạch song song là những mạch phân nhánh ra khỏi nguồn điện. Tổng dòng điện được cung cấp từ nguồn điện được chia cho từng nhánh nhưng điện áp là bằng nhau.
Bạn có thể đã trải qua sự bực bối liên quan đến việc lắp đặt đèn Giáng sinh chỉ để nhận ra rằng không có đèn nào trong số chúng hoạt động. Có lẽ có một bóng đèn ở đâu đó trong hàng trăm mà bạn đã treo lên.
Nhiều khả năng đó là do một trong những đèn quyết định bị vỡ hoặc cháy hết và vì chúng có dây nối tiếp nên phần còn lại cũng đã tắt. Vì tất cả các đèn đều thẳng hàng với nhau, nếu một đèn tắt, nó sẽ gây ra một mạch hở tại điểm đó. Không có dòng điện sẽ chạy đến các đèn khác vì đường dẫn mạch hở.
May mắn thay, ta có cách nối dây song song. Do đó, nếu một đèn tắt, thì chỉ có nhánh đó của mạch sẽ tắt. Phần mở sẽ được cách ly với nhánh đó và dòng điện sẽ tiếp tục đến các đèn khác.
Định luật cơ bản nhất trong điện là định luật Ohm hoặc U = I x R.
Ứng dụng phổ biến nhất cho điện trở trong mạch là bóng đèn dây tóc. Bóng đèn có đủ điện trở trong một mạch để làm nóng dây tóc bên trong, khiến ánh sáng được phát ra.
Điện trở trong mạch cũng có thể hữu ích khi cần thay đổi mức điện áp, đường dẫn dòng điện, v.v. Điện trở là các gói điện trở khép kín có thể được thêm vào mạch và thường được sử dụng để phân chia các mức điện áp.
Bây giờ, chúng ta hãy áp dụng định luật Ohm cho mạch sau (chỉ dành cho mục đích luyện tập, mạch là lý thuyết) và tính toán điện áp và dòng điện được cung cấp cho mỗi tải.
Sơ đồ dưới đây cho thấy một mạch cung cấp cho đồ chơi trước khi đi ngủ của trẻ. R1 đại diện cho giá trị điện trở của loa và R2 hiển thị giá trị điện trở của đèn LED. R1 bằng 430 Ohms, R2 bằng 284 Ohms và nguồn cung cấp là pin có 5VDC và 5A. Điện áp cung cấp cho đèn LED và loa là gì?
Đầu tiên, chúng ta cần tìm dòng điện trong vòng lặp khi đồ chơi được nhấn và công tắc 1 (S1) đóng lại. Nguồn cung cấp cung cấp 5 ampe dòng điện nhưng mạch sẽ chỉ sử dụng những gì được yêu cầu bởi tải. Sử dụng định luật Ohm, chúng ta có thể cấu hình lại công thức để giải cho dòng điện trong vòng lặp, hoặc I (vòng lặp) = U (vòng lặp) / R (vòng lặp). Sử dụng các giá trị được cung cấp, chúng ta có thể tính toán rằng I (dòng điện vòng lặp) = 5VDC / 714Ω = 7mA.
Vì vậy, bây giờ chúng ta biết dòng điện trong vòng lặp I là 7mA và trong một mạch nối tiếp, dòng điện không đổi trong suốt, chúng ta có thể sử dụng định luật Ohm để tính toán điện áp cung cấp cho loa: U (loa) = I (vòng lặp) x R (loa) hoặc V (loa) = (7mA) x (430Ω) hoặc ~ 3VDC. Các đèn LED lần lượt sẽ có điện áp cung cấp là: U (LED) = (7mA) x (284) hoặc ~ 2VDC. Mạch này được gọi là mạch chia điện áp.
Điện áp cung cấp được chia cho các tải tương ứng với điện trở mà mỗi tải mang theo. R1 có điện trở cao hơn và nhận được 3VDC trong tổng nguồn cung cấp 5VDC và R2 nhận được phần còn lại hoặc 2VDC. Mặt khác, có thể nói rằng R1 có mức giảm điện áp là 3VDC và R2 có mức giảm điện áp là 2VDC.
Bây giờ chúng ta hãy lấy cùng một món đồ chơi và nối lại nó để loa và đèn LED song song với nguồn điện, như được thấy bên dưới.
Hãy cũng sử dụng các giá trị tương tự như trước với R1 = 430Ω, R2 = 284Ω, U (nguồn) = 5VDC, I (nguồn) = 5A. Lần này chúng ta hãy tìm hiểu xem mỗi nhánh đang kéo bao nhiêu dòng điện từ nguồn. Như đã đề cập trước đây, với các mạch song song, điện áp trên mỗi nhánh sẽ bằng với điện áp cung cấp.
Vì vậy, ngay lập tức, tôi có thể nói với bạn rằng các điện áp trên R1 và R2 đều là 5VDC. Sử dụng định luật Ohm, tôi cũng có thể tính toán dòng điện trong mỗi vòng lặp hoặc nhánh. Thiết lập công thức cho dòng điện hoặc I (R1) = U (R1) / R1 = 5VDC / 430Ω = 11.63mA. Làm tương tự cho lần nữa, chúng ta nhận được I (R2) = U (R2) / R2 = 5VDC / 284Ω = 17.6mA.
Chúng ta cũng hãy tìm tổng cường độ dòng điện hiện tại của toàn bộ mạch. Đầu tiên chúng ta cần tìm tổng điện trở trong mạch. Trong các mạch nối tiếp, chúng ta sẽ chỉ cộng tất cả các giá trị điện trở lại với nhau. Song song, bạn phải cộng các giá trị đối ứng của tất cả các giá trị điện trở lại với nhau và sau đó đáp lại.
Ở đây chúng ta đi, 1 / R (tổng số) = 1 / R1 + 1 / R2 = 1/430Ω + 1/284Ω = 0.0058467... Bây giờ đáp lại để có được R (tổng) = 171Ω. Sử dụng giá trị này, bây giờ chúng ta có thể tìm thấy I (tổng) = V (tổng) / R (tổng) = 5VDC / 171Ω = 29.23mA. Bạn có thể thấy rằng nếu chúng ta cộng hai dòng điện vòng lặp lại với nhau, chúng ta sẽ nhận được cùng một kết quả, I (R1) + I (R2) = 11,63mA + 17,6mA = 29,23mA.
Dòng chảy của điện giống như nước vậy. Nếu bạn có hai kênh trong một dòng sông và một kênh bị chặn một phần bởi các khúc gỗ, thì phần lớn nước sẽ chảy qua kênh kia. Điều tương tự cũng đúng với hiện tại.
Trong một mạch song song, nhánh có lượng tắc nghẽn hoặc điện trở ít nhất sẽ nhận được phần lớn dòng điện. Trong ví dụ của chúng ta, cả hai kênh đều bị chặn một phần nhưng kênh rõ ràng nhất (R2) sẽ nhận được lượng nhiều hơn.
Câu hỏi vui nào, điều gì sẽ xảy ra nếu R2 bị loại bỏ? Chà, trong một thời gian ngắn không có điện trở, vì vậy tất cả dòng điện sẽ chạy qua nhánh đó. Dây có thể quá nóng khiến món đồ chơi mất đi ánh sáng và hoàn toàn có khả năng xảy ra hư hoàn toàn.
Nguyên lý sụt áp này dẫn đến một định luật quan trọng khác trong kỹ thuật điện cơ bản, Định luật điện áp của Kirchoff (KVL). Định luật này nói rằng tổng đại số của các điện áp trong một vòng khép kín luôn bằng không.
Nếu chúng ta chỉ biết tiềm năng cung cấp và sự sụt giảm điện áp của R1, chúng ta có thể sử dụng KVL để tìm sự sụt giảm điện áp R2. Với KVL, chúng ta phải xác định được chiều của dòng điện. Ở đây chúng ta sẽ sử dụng đường dẫn từ cực dương tới cực âm(theo chiều kim đồng hồ). U(nguồn) + U(1) + U(2) = 0 hoặc -5VDC + (+3VDC) + (+V(2)).
Giải cho U(2), U(2) = 2VDC, mà chúng ta biết là đúng. KVL thực sự có ích khi có nhiều nguồn cung cấp trong một vòng lặp hoặc nhiều vòng lặp.
Thời gian tóm tắt một chút: trong các mạch nối tiếp, dòng điện không đổi và điện áp thay đổi nhưng trong các mạch song song, điện áp là không đổi và dòng điện thay đổi.
Dòng điện này thay đổi trong các mạch song song đã mang lại định luật lớn tiếp theo của Kirchoff trong kỹ thuật điện cơ bản, Định luật về cường độ dòng điện của Kirchoff (KCL). Luật này về cơ bản quy định rằng dòng điện vào một nút sẽ bằng dòng điện ra khỏi nút.
Nói cách khác, dòng điện ròng trong một nút bằng không hoặc 0 = I (in) - I (out). Nhìn vào nút (kết nối giữa hai vòng lặp) trong sơ đồ dưới đây, chúng ta đã biết điều đó là đúng: 0 = 29.23mA - (11.63mA + 17.6mA).
KVL và KCL rất hữu ích trong các mạch điện tiên tiến hơn như bên dưới (điều khiển từ xa trên ô tô đồ chơi).
Một phương trình cuối cùng hữu ích cần nhớ là phương trình lũy thừa, P = U x I. P dành cho công suất đo bằng Watts, I dành cho dòng điện và U dành cho điện áp. Phương trình này có thể được kết hợp với định luật Ohm để giải cho các giá trị chưa biết.
Ví dụ: Trong định luật Ohms, chúng ta biết rằng I = U / R vì vậy kết hợp với phương trình lũy thừa (P = UI), chúng ta nhận được P = U (U / R) hoặc P = U ^ 2 / R. Ngoài ra, từ Ohm, chúng ta biết rằng U = IR, vì vậy hãy kết hợp điều này với P = UI và chúng ta nhận được P = I ^ 2R.
Sử dụng ví dụ song song trước đó, chúng ta có thể tìm thấy công suất tiêu thụ của mạch. Chúng ta biết định mức điện áp của pin là 5VDC và chúng ta đã tính toán tổng điện trở trong mạch song song (171Ω). Sử dụng hai giá trị này, công suất tiêu thụ của đồ chơi sẽ là: P (tổng) = (5VDC) ^ 2 / 171Ω = 146mW.
Tôi mong rằng các thông tin về các định luật cơ bản về điện có thể hữu ích cho bạn trong 1 số trường hợp, có thể là trong lúc chọn mua chiếc máy lạnh có công suất phù hợp với nguồn điện trong nhà chẳng hạn. Đến MECSU và cùng đọc thêm về các bài viết khác nhé
Nguồn tham khảo: automationdirect
>> 100+ Mã Sản Phẩm Dây Rút: https://mecsu.vn/san-pham/day-rut.5r2
>>> 1000+ Mã Sản Phẩm Đầu Cosse: https://mecsu.vn/san-pham/dau-cosse.Q1j
Theo định nghĩa, LED đề cập đến diode phát sáng, có nghĩa là chúng được tạo thành từ các điốt nhỏ được tạo ra từ vật liệu bán dẫn
Đèn tủ lạnh bật khi ta mở cửa và tắt khi đóng lại giúp cho thiết bị không gây lãng phí điện. Vậy cơ chế nào để làm được tác vụ đấy thì ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết sau.
.png)
