chieu-dong-dien Định nghĩa dòng điện, Cường độ dòng điện và biểu thức liên quan

Định nghĩa dòng điện là gì? Cường độ dòng điện là gì? Những biểu thức liên quan đến dòng điện, cường độ dòng điện như nào? Trong phạm vi bài viết dưới đây, DINHNGHIA.COM.VN sẽ giới thiệu đến các bạn chủ đề định nghĩa dòng điện là gì cùng những thông tin liên quan nhé!. 

Định nghĩa dòng điện là gì?

Tìm hiểu dòng điện là gì?

Dòng điện được định nghĩa là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện. Trong các mạch điện, dòng điện tạo ra do sự chuyển dịch của các electron dọc theo dây dẫn. Ngoài ra, hạt mang điện cũng có thể là các ion hoặc chất điện ly.

Trong vật liệu dẫn, các hạt tích điện có khả năng dịch chuyển tạo ra dòng điện được gọi là các hạt mang điện. Trong kim loại, chất dẫn điện phổ biến nhất, các hạt nhân tích điện dương không thể dịch chuyển, chỉ có các electron tích điện âm có khả năng di chuyển tự do trong vùng dẫn. Do đó, trong kim loại các electron là các hạt mang điện. Trong các vật liệu dẫn khác, ví dụ như các chất bán dẫn, hạt mang điện có thể tích điện dương hay âm phụ thuộc vào chất pha. Hạt mang điện âm và dương có thể cùng lúc xuất hiện trong vật liệu, ví dụ như trong dung dịch điện ly ở các pin điện hóa.

Định nghĩa phần tử dòng điện

Phần tử dòng điện dòng điện là một đoạn rất ngắn của dòng điện, được đặc trưng bởi Id(underset{l}{rightarrow}), có phương chiều là phương chiều của dòng điện và có độ lớn bằng Idl.

Chiều của dòng điện là gì?

Dòng điện được qui ước là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương, chính vì thế, trong mạch điện với dây dẫn kim loại, các electron tích điện âm dịch chuyển ngược chiều với chiều của dòng điện trong dây dẫn.

Do dòng điện trong dây dẫn có thể dịch chuyển theo bất kì chiều nào, khi có 1 dòng điện I trong mạch, hướng của dòng điện qui ước cần được đánh dấu, thường là bằng mũi tên trên sơ đồ mạch điện. Đây gọi là hướng tham chiếu của dòng điện I, nếu dòng điện di chuyển ngược hướng tham chiếu, thì I có giá trị âm.

chieu-dong-dien Định nghĩa dòng điện, Cường độ dòng điện và biểu thức liên quan
Hình1: Chiều dòng điện

Tần số dòng điện là gì?

Tần số dòng điện là số lần của một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian.

Đơn vị: Hz

Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều

  • Chu kỳ của dòng điện xoay chiều (ký hiệu là T) là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây (s)
  • Tần số dòng điện xoay chiều là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây (ký hiệu là  F), đơn vị là Hz

Trong đó: F = 1 / T

Cường độ dòng điện là gì?

Cường độ dòng điện qua một bề mặt được định nghĩa là lượng điện tích di chuyển qua bề mặt đó trong một đơn vị thời gian. Nó thường được ký hiệu bằng chữ I, từ chữ tiếng Pháp Intensité, nghĩa là cường độ.

Trong hệ SI, cường độ dòng điện có đơn vị Ampe.

(I=frac{Q}{t}=frac{(q_{1}+q_{2}+q_{3}+… +q_{n})}{t})

Cường độ dòng điện trung bình trong một khoảng thời gian được định nghĩa bằng thương số giữa điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian đang xét.

(I_{tb}=frac{Delta Q}{Delta t})

Trong đó:

  • Itb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A (ampe)
  • ΔQ là điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt, đơn vị là C (coulomb)
  • Δt là khoảng thời gian được xét, đơn vị là s (giây)

Khi khoảng thời gian được xét vô cùng nhỏ, ta có cường độ dòng điện tức thời:

(I=frac{d_{Q}}{q_{t}})

Định nghĩa cường độ dòng điện không đổi

Cường độ dòng điện không đổi là cường độ dòng điện có giá trị không thay đổi theo thời gian.

Công thức tính cường độ dòng điện không đổi

Công thức tính cường độ dòng điện không đổi như sau: (I=frac{q}{t})

Trong đó:

  • I là cường độ dòng điện không đổi (A)
  • q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn ( C)
  • t thời gian điện lượng chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn (s)

Định nghĩa cường độ dòng điện hiệu dụng

Cường độ dòng điện hiệu dụng là gì? Theo định nghĩa, cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện đó là như nhau.

Công thức tính cường độ dòng điện hiệu dụng

(I= frac{I_{0}}{sqrt{2}})

Trong đó:

  • I là cường độ dòng điện hiệu dụng
  • (I_{0}) là cường độ dòng điện cực đại

Tốc độ dòng điện là gì?

Dòng điện chảy theo một hướng, nhưng các điện tích đơn lẻ trong dòng chảy này không nhất thiết chuyển động thẳng theo dòng.

Ví dụ như trong kim loại, electron chuyển động zic zac, va đập từ nguyên tử này sang nguyên tử kia; chỉ nhìn trên tổng thể mới thấy xu hướng chung là chúng bị dịch chuyển theo chiều của điện trường.

Tốc độ di chuyển vĩ mô của các điện tích có thể tìm được qua công thức: I=nAvQ với

  • I là cường độ dòng điện.
  • n là số hạt tích điện trong một đơn vị thể tích.
  • A là diện tích mặt cắt của dây dẫn điện.
  • v là tốc độ di chuyển vĩ mô của các hạt tích điện.
  • Q là điện tích của một hạt tích điện.

Ví dụ 1: Một dây đồng với diện tích mặt cắt bằng 0.5 mm2, mang dòng điện có cường độ 5 A, sẽ có dòng electron di động với tốc độ vĩ mô là vài millimét trên giây.

Ví dụ 2: Các electron chuyển động trong bóng hình của tivi theo đường gần thẳng với tốc độ cỡ 1/10 tốc độ ánh sáng.

Tốc độ di chuyển vĩ mô của dòng điện không nhất thiết phải là tốc độ truyền thông tin của nó. Tốc độ truyền thông tin của dòng điện trong dây đồng nhanh gần bằng tốc độ ánh sáng. Theo lý thuyết điện động lực học lượng tử, các electron truyền tương tác với nhau thông qua photon, hạt chuyển động với vận tốc ánh sáng.

Sự di chuyển có thể là chậm chạp của một electron ở một đầu dây sẽ nhanh chóng được biết đến bởi một electron ở đầu dây kia. Điều này cũng giống như khi đầu tàu hỏa chuyển động với vận tốc nhỏ (ví dụ vài cm/s), gần như ngay lập tức toa cuối cùng của đoàn tàu cũng nhận được thông tin và chuyển động theo. Chuyển động tổng thể của đoàn tàu là chậm, nhưng thông tin lan truyền dọc theo đoàn tàu rất nhanh (vào cỡ tốc độ âm thanh lan truyền dọc theo tàu).

Trên đây là những kiến thức bổ ích về định nghĩa dòng điện, hy vọng đã cung cấp cho các bạn thông tin hữu ích phục vụ quá trình nghiên cứu và học tập của bản thận. Mong rằng bạn đã nắm được kiến thức định nghĩa dòng điện, chúc bạn luôn học tốt!

Xem cụ thể qua bài giảng bên dưới:

(Nguồn: www.youtube.com)

Tác giả: Việt Phương

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *