Điện mang lại nhiều lợi ích và được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Hiện nay, không một quốc gia văn minh nào không sử dụng điện. Vậy, dòng điện là gì? Dòng điện có tác dụng gì?Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về dòng điện trong bài viết dưới đây nhé!
Contents
Định nghĩa dòng điện là gì?
Dòng điện được định nghĩa là dòng dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện. Trong mạch điện, dòng được tạo ra do sự chuyển dịch của các electron dọc theo dây dẫn.
Ngoài ra, hạt mang điện cũng có thể là chất điện ly hoặc các ion. Trong trường hợp plasma thì cả electron và ion đều là hạt mang điện. Điều kiện để có dòng điện là phải duy trì 1 hiệu điện thế giữa 2 đầu vật dẫn.
Một số ví dụ về dòng điện:
- Gió mặt trời là một luồng hạt điện tích được giải phóng từ vùng thượng quyển của Mặt Trời. Khi rơi vào khí quyển Trái Đất có thể tạo ra hiện tượng cực quang. Gió này nếu được phát ra từ các ngôi sao thì còn được gọi là gió sao.
- Sét là một dòng điện cực mạnh. Nó bao gồm các ion hoặc electron di chuyển giữa các đám mây có điện tích trái dấu, giữa đám mây tích điện với mặt đất nhờ lực Cu-lông.
- Dòng di chuyển của các electron trong dây kim loại khi nối giữa 2 điện cực của 1 pin.
Cường độ dòng điện
Đây là một khái niệm không thể không nhắc đến khi nói về dòng điện. Cường độ dòng điện khi chạy qua một bề mặt là lượng điện tích đi qua bề mặt đó trong một đơn vị thời gian. Đại lượng này ký hiệu là I và được tính theo công thức:
Cường độ dòng điện trung bình trong 1 khoảng thời gian được xác định bằng thương số giữa điện lượng chuyển qua bề mặt trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian mà ta đang xét.
Trong đó:
- Itb: Cường độ dòng điện trung bình (A).
- ΔQ: Điện lượng chuyển qua bề mặt đang xét trong khoảng thời gian t (C).
- Δt: Khoảng thời gian đang xét (s).
Phân loại dòng điện
Có 2 loại dòng điện là dòng xoay chiều (AC) và dòng một chiều (DC).
- Dòng AC thay đổi hướng theo định kỳ, các electron di chuyển tự do theo 2 hướng. Chúng có độ lớn thay đổi theo thời gian. Thông qua máy biến áp, dòng xoay chiều có thể chuyển đổi giá trị từ cao xuống thấp và ngược lại.
- Còn với dòng DC thì điện tích trong dây dẫn chỉ đi theo 1 hướng. Chúng có tần số bằng 0 và độ lớn không đổi. Dòng DC dùng trong các thiết bị điện tử, xe điện, điện thoại di động,…
Điện AC là gì? Công thức tính dòng điện xoay chiều
Dòng điện DC là gì? So sánh dòng điện AC và dòng điện DC
Sự nguy hiểm của dòng điện
Điện giật vô cùng nguy hiểm đối với con người. Mức độ nghiêm trọng còn phụ thuộc vào thời gian dòng điện chạy qua, cường độ dòng điện và đường đi của dòng điện trên cơ thể. Trong đó, dòng điện chạy qua tim và não là nguy hiểm nhất. Nói chung:
| Cường độ dòng điện | Tác động đối với người |
| 1 mA | Gây đau nhói |
| 5 mA | Gây giật nhẹ |
| 50 – 150 mA | Gây phân hủy cơ, suy thận cấp và có thể dẫn đến chết người |
| 1 – 4 A | Gây gián đoạn quá trình lưu thông máu, loạn nhịp tim |
| 10 A | Ngừng tim |
Hầu hết những nguồn điện nguy hiểm đều có mức hiệu điện thế ổn định. Do đó, cường độ dòng điện phụ thuộc vào điện trở trên đường truyền qua người và điện áp tiếp xúc.
Dòng điện sẽ không đi qua cơ thể chúng ta một cách hoàn toàn bởi nó còn phụ thuộc vào điện trở của người. Điện áp tiếp xúc càng cao thì dòng điện sẽ càng lớn. Ngược lại, điện trở lớn thì dòng điện đi qua sẽ nhỏ.
Điều kiện tiếp xúc sẽ quyết định điện trở của người:
| Điều kiện | Điện trở lúc khô ráo | Điện trở lúc ẩm ướt |
| Chạm tay vào dây điện | 40.000 – 1.000.000 Ω | 4.000 – 15.000 Ω |
| Cầm vào dây điện | 15.000 – 50.000 Ω | 3.000 – 5.000 Ω |
| Cầm vào ống nước | 5.000 – 10.000 Ω | 1.000 – 3.000 Ω |
| Chạm gan bàn tay vào đường dây điện | 3.000 – 8.000 Ω | 1.000 – 2.000 Ω |
| Nắm chặt 1 tay vào ống nước | 1.000 – 3.000 Ω | 500 – 1.500 Ω |
| Nắm chặt 2 tay vào ống nước | 500 – 1.500 Ω | 250 – 750 Ω |
| Nhúng tay vào nước hoặc chất lỏng dẫn điện tốt | 200 – 500 Ω | |
| Nhúng chân vào nước hoặc chất lỏng dẫn điện tốt | 100 – 300 Ω |
Tác dụng của dòng điện
Sau khi tìm hiểu các khái niệm liên quan đến dòng điện là gì? Trong phần này, chúng ta sẽ cùng khám phá thông tin về các tác dụng của dòng điện. Cụ thể, đó là: Tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng từ tác dụng hóa học và tác dụng sinh lí của dòng điện
- Tác dụng nhiệt của dòng điện: Sự xuất hiện của dòng điện sẽ làm cho các vật dẫn điện nóng lên. Khi những vật dẫn này đủ nóng thì thiết bị sẽ hoạt động. Ví dụ: Làm nóng dây tóc bóng đèn, bàn là,…
- Tác dụng phát sáng của dòng điện: Dòng điện có thể ngay lập tức làm sáng một số loại đèn mà không cần tác dụng nhiệt. Ví dụ như đèn LED, đèn bút thử điện,…
- Tác dụng từ của dòng điện: Khi chạy qua dây dẫn điện, dòng điện sẽ tạo ra lực từ lên các nam châm ở gần nó.
- Tác dụng hóa học của dòng điện: Dòng điện đi qua dung dịch điện phân sẽ khiến nó bị phân ly thành các ion dương và âm. Các ion này có thể di chuyển giữa 2 điện cực. Tác dụng này chính là cơ sở của việc mạ điện. Ví dụ: Tách kim loại đồng ra khỏi dung dịch muối đồng.
- Tác dụng sinh lý của dòng điện: Dòng điện đi qua cơ thể người và động vật sẽ gây ra tác động sinh lý. Ví dụ: Gây co giật, làm giãn mạch, giảm đau,…
Dòng điện trong một số môi trường đặc biệt
Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về dòng điện trong một số môi trường đặc biệt ngay dưới đây:
Dòng điện trong kim loại
Đây chính là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể làm cản trở chuyển động của electron tự do. Điều này khiến cho điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở gần nhiệt độ 0 độ K (tức là -273 độ C) thì kim loại có điện trở rất nhỏ.
Đối với một số kim loại siêu dẫn, khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn thì điện trở sẽ giảm đột ngột xuống 0.
Dòng điện trong chất khí
Chất khí không chứa phần tử mang điện tích nên thường là chất cách điện. Để chất khí dẫn điện được, ta cần phải sử dụng các tác nhân ion hóa để tạo ra hạt mang điện.
Dòng điện trong chất khí chính là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện (ion dương, ion âm và electron) trong điện trường. Trong đó, ion (+) chuyển động cùng chiều điện trường. Ngược lại, ion (-) và electron chuyển động ngược chiều điện trường.
Dòng điện trong chất điện phân
Dòng điện trong chất điện phân chính là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường. Tuy nhiên, so với kim loại thì khả năng dẫn điện của chất điện phân không tốt bằng. Bởi vì:
- Mật độ các ion có trong chất điện phân ít hơn mật độ các electron tự do có trong kim loại.
- Do các ion có khối lượng, kích thước lớn hơn so với các electron. Cho nên tốc độ dịch chuyển của các ion cũng nhỏ hơn.
- Ngoài ra, môi trường dung dịch hỗn loạn cũng là yếu tố cản trở các ion chuyển động.
Dòng điện trong chân không
Chân không là môi trường không còn chứa các phân tử khí. Vì nó không chứa hạt tải điện nên không có khả năng dẫn điện. Do đó, muốn tạo ra dòng điện ở giữa 2 điện cực thì phải đưa các electron vào chân không. Dòng điện trong chân không chính là dòng chuyển dời có hướng của các electron mà ta đưa vào.
Dòng điện trong chất bán dẫn
Dòng điện trong chất bán dẫn chính là dòng chuyển động có hướng của các lỗ trống và electron trong điện trường. Trong đó, các lỗ trống di chuyển cùng chiều với điện trường, còn electron thì ngược lại.
Như vậy, định nghĩa dòng điện là gì? và một số khái niệm liên quan đã được tổng hợp khá đầy đủ và chi tiết trong bài viết trên. Qua đó, bạn cũng hiểu thêm về tác dụng cơ bản nhất của dòng điện và dòng điện trong một số môi trường đặc biệt. Mong rằng, đây sẽ là những thông tin bổ ích và lý thú đối với bạn đọc.
