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 này sẽ giúp bạn hiểu thêm về những điều này.
Từ cổ chí kim cho đến nay, con người đã phát minh ra rất nhiều thứ vĩ đại và đáng kể trong số đó là điện. Điện tồn tại khắp mọi nơi; nó chiếu sáng đường đi của chúng ta, giúp chúng ta nấu ăn và thậm chí có thể hỗ trợ trong việc đánh răng. Ví dụ, hãy tưởng tượng lĩnh vực y tế sẽ ra sao nếu không có điện và theo nghĩa đó, có bao nhiêu mạng sống đã được cứu nhờ các thiết bị điện như máy khử rung tim, máy tạo nhịp tim,… Tất cả những điều này sẽ không thể xảy ra nếu không có điện. Hãy cùng đọc tiếp để khám phá thêm về lý thuyết điện cơ bản.
Bạn đang xem: Lý thuyết điện cơ bản
Điện là gì?
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.
Chiều dòng điện
Dòng điện 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 đi tiên phong trong dòng điện DC và đã viết phần lớn lịch sử của điện. Nhưng khi xã hội phát triển, việc sử dụng DC trong khoảng cách truyền tải dài trở nên không 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.
Mạch nối tiếp và song song là gì?
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 mạch 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 bội khi 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.
Xem thêm : Thiên Cầm Miu Miu
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 còn lại 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.
- U dành cho điện áp, có nghĩa là sự khác biệt tiềm năng giữa hai lần sạc.
- I là cường độ dòng điện, đơn vị là Ampe.
- R đại diện cho điện trở. Điện trở, được đo bằng Ohms, là thước đo lượng ngăn dòng điện trong mạch. Đơn giản, điện trở chống lại dòng điện.
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.
Bây giờ, chúng ta hãy áp dụng định luật Ohm cho mạch sau 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.
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) + (+U(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.
Hy vọng rằng thông tin về các định luật cơ bản về điện đã mang lại sự hiểu biết cho bạn, có thể giúp bạn chọn máy lạnh với công suất phù hợp khi cần. Hãy đến Review Sách để tìm hiểu thêm về các bài viết thú vị khác!
Nguồn: https://reviewsach.info/
Danh mục: Reviews