Dòng điện là gì? Tại sao lại đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống?

Dòng điện 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. Cùng Học viện iT.vn tìm hiểu sâu hơn về định nghĩa dòng điện cũng như những khái niệm liên quan qua bài viết dưới đây.

1. Định nghĩa 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 được 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.

Các hạt tích điện có khả năng dịch chuyển tạo ra dòng điện gọi là các hạt mang điện. Trong kim loại, chất dẫn điện là phổ biến nhất. Những hạt nhân tích điện dương không thể dịch chuyển mà chỉ có các electron tích điện âm mới có khả năng di chuyển tự do trong vùng dẫn.

Do đó, trong kim loại các electron là các hạt mang điện. Trong những loại 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, điển hình như trong dung dịch điện ly ở các pin điện hóa.

Điều kiện để có dòng điện là phải có một hiệu điện thế đặt vào 2 đầu của vật dẫn điện. Phần tử dòng điện dòng điện là một đoạn rất ngắn của dòng điện, được đặc trưng bởi Id→l, có phương chiều là phương chiều của dòng điện và có độ lớn bằng Idl.

Các khái niệm liên quan đến dòng điện quan trọng cần biết:

• Mật độ dòng điện: Là tốc độ điện tích đi qua 1 khu vực hay cường độ dòng điện trên 1 đơn vị diện tích mặt cắt ngang. Trong các vật dẫn kim loại, ở tần số thấp, dòng điện đi qua 1 bề mặt dây dẫn là đồng nhất.
• Tốc độ trôi của dòng điện: Hạt điện tích di động bên trong vật dẫn chuyển động liên tục, theo các hướng ngẫu nhiên. Để tạo ra dòng điện tích dòng, các hạt cần chuyển động cùng với nhau với cùng tốc độ trôi trung bình.
• Cường độ dòng điện: Ký hiệu cường độ dòng điện là I và được xác định bằng lượng điện tích di chuyển qua bề mặt trong 1 khoảng thời gian. Công thức xác định Itb = ΔQ/ Δt.
• Cường độ dòng điện không đổi: Dòng điện có giá trị không đổi theo thời gian, được xác định bằng công thức I = q/t
• Cường độ dòng điện hiệu dụng: Được xác định của dòng xoay chiều là giá trị của cường độ dòng điện không đổi, khi chạy qua cùng 1 điện trở R thì công suất tiêu thụ điện trong R của 2 dòng là như nhau. Công thức xác định I = I0/√2. Trong đó, I0 là giá trị cường độ dòng điện cực đại.

2. Chiều của dòng điện

Dòng điện được quy ước là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương. Do đó, 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.

Vì dòng điện trong dây dẫn có thể dịch chuyển theo bất kỳ chiều nào, khi có 1 dòng điện I trong mạch, hướng của dòng điện quy 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.

Có 2 loại dòng điện đó là dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều.

3. Định nghĩa dòng điện trong các môi trường

3.1. Dòng điện trong kim loại là gì?

Định nghĩa dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dịch có hướng của các electron ngược với chiều điện trường. Điện trở suất của kim loại sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức ρ = ρo[1 + α(t – to)].

Trong đó: α: hệ số nhiệt điện trở (K−1)

Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng mà điện trở suất của vật liệu bị giảm đột ngột xuống bằng 0 khi mà nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị Tc nhất định. Giá trị này sẽ phụ thuộc vào chính vật liệu.

3.2. Dòng điện trong chất điện phân là gì?

Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường theo hai hướng ngược nhau. Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan.

Nội dung của định luật Faraday

Định luật 1: Khối lượng chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó: m = kq

Định luật 2: Đương lượng hóa học của nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam k=1/F. A/n

Biểu thức kết hợp nội dung 2 định luật: m=1/F.A/n.I.t

3.3. Dòng điện trong chất khí

Chất khí không dẫn điện trong điều kiện thường. Tuy vậy khi xảy ra sự ion hóa các phân tử khí, môi trường này sẽ có khả năng dẫn điện. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và các electron do chất khí bị ion hóa sinh ra. Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí.

Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được duy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực. Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catot để nó phát được electron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử.

3.4. Dòng điện trong chân không

Dòng điện trong chân không là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron bứt ra từ điện cực. Diode chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều và được gọi là đặc tính chỉnh lưu. Dòng electron được tăng tốc và đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nó được ứng dụng ở đèn hình tia catot (CRT).

3.5. Dòng điện trong chất bán dẫn

Có một số chất như Si, Ge tùy thuộc vào điều kiện khác nhau mà có khả năng dẫn điện hoặc không. Những chất như vậy gọi là chất bán dẫn. Chất bán dẫn sẽ dẫn điện bằng 2 loại hạt tải là electron và lỗ trống.

Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống rất lớn hơn mật độ electron. Ở bán dẫn loại n, mật độ electron rất lớn hơn mật độ lỗ trống.Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dòng điện đi theo một chiều từ p sang n. Đây gọi là đặc tính chỉnh lưu.Đặc tính này được dùng để chế tạo diode bán dẫn. Bán dẫn còn được dùng chế tạo transistor có đặc tính khuếch đại dòng điện.

Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về dòng điện là gì? Định nghĩa dòng điện trong các môi trường. Trong những bài viết lần sau, HocvieniT.vn sẽ giúp các bạn nghiên cứu sâu hơn nữa về các yếu tố liên quan đến dòng điện như điện áp, dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều hay cách đo dòng điện… Nhớ chú ý theo dõi để không bỏ sót bất cứ một thông tin hữu ích nào về kỹ thuật sửa chữa máy tính cũng như điện tử cơ bản sẽ được chúng tôi cập nhật liên tục trên website hocvienit.vn. Nếu có bất cứ câu hỏi hay vấn đề thắc mắc nào cần được giải đáp, đừng quên liên hệ với trung tâm HocvieniT.vn theo những thông tin bên dưới.

Đừng quên các khóa học sửa chữa laptop hay sửa chữa máy tính chuyên sâu vẫn đang được khai giảng định kỳ hàng tháng. Những học viên đăng ký sớm nhất sẽ nhận được ưu đãi vô cùng hấp dẫn từ trung tâm. Chi tiết về khóa học, cách thức đăng ký cũng như chính sách quà tặng hấp dẫn các bạn có thể xem thêm tại đây.

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT

MST: 0108733789

Hotline: 0981 223 001

Facebook: www.fb.com/hocvienit

Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT

Tham gia cộng đồng Học viện IT.vn tại: https://www.facebook.com/groups/www.hocvienit.vn/

Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công!