Dòng điện một chiều và những điều bạn nên biết

Dòng điện một chiều là dòng điện chảy theo một hướng cố định, không hề thay đổi. Vậy dòng điện một chiều có những đặc điểm hay ứng dụng gì? Nó có điểm gì khác so với dòng điện xoay chiều? Cùng Học viện iT tìm hiểu qua bài viết sau.

Điện áp 1 chiều là gì?

Khái niệm 1 chiều trong kỹ thuật điện là để nói đến dòng chuyển dời đồng hướng của các hạt mang điện trong môi trường dẫn điện như dây dẫn. Điện một chiều thường được viết tắt là 1C (một chiều) hoặc DC (viết tắt theo từ Direct Current trong tiếng Anh).

Xem thêm: Định nghĩa dòng điện là gì?

Dòng điện 1 chiều là dòng chuyển động đơn hướng của các điện tích. Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm (ngược với chiều chuyển động của các điện tử – đi từ âm sang dương). Dòng điện một chiều được tạo ra từ các nguồn như pin, tế bào năng lượng mặt trời. Dòng điện một chiều có thể di chuyển trong vật dẫn như dây điện hoặc trong các vật liệu bán dẫn, vật liệu cách điện hay trong môi trường chân không.

Tính chất của dòng điện một chiều

– Cường độ dòng điện 1 chiều có thể tăng hoặc giảm nhưng không đổi chiều

– Chiều của dòng điện được quy ước từ dương (+) sang âm (-)

– Cách tạo ra dòng điện một chiều đó là từ các nguồn như pin, nguồn năng lượng mặt trời. Có 2 phương pháp chỉnh lưu dòng điện xoay chiều để tạo ra dòng điện 1 chiều như sau:

Phương pháp chỉnh lưu nửa chu kỳ

– Mắc 1 diode bán dẫn vào mạch điện. Khi đó, diode chỉ cho dòng điện đi qua mạch trong nửa chu kỳ khi Uab > 0

– Vậy trong mạch có dòng điện một chiều trong nửa chu kỳ gọi là dòng điện chỉnh lưu nửa chu kỳ và là dòng điện nhấp nháy chỉ có thể dùng nạp ắc quy.

Phương pháp chỉnh lưu cả chu kỳ

– Dùng 4 diode mắc theo kiểu cầu

– Trong nửa chu kỳ đầu Uab > 0

– Trong nửa chu kỳ sau Uab < 0

– Vậy trong R luôn có dòng điện một chiều và vẫn là dòng điện nhấp nháy. Trong trường hợp muốn có dòng điện ổn định chúng ta cho dòng điện chỉnh lưu qua bộ lọc.

Công thức tính dòng điện một chiều

Cường độ dòng điện 1 chiều được tính theo công thức dưới đây:

I = U/R

Trong đó U là điện áp 2 đầu đoạn mạch (V), R là điện trở đoạn mạch (Ôm) và tính theo đơn vị Ampe (A).

Tác dụng của dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống cũng như các hoạt động công việc của con người. Khi có một dòng điện chạy qua dây dẫn điện như thí nghiệm sau: Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng => làm nam châm lệch theo hướng ngược lại.

– Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và sinh ra nhiệt năng

– Dòng điện chạy qua động cơ làm quay động cơ quay sinh ra cơ năng

– Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng.

Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hoá năng. Có thể kể đến các ứng dụng của dòng điện một chiều như đúc, mạ điện, nạp ắc quy, điều chế hóa chất bằng điện phân hay ứng dụng trong giao thông vận tải…

Để có một DC với công suất lớn ta có thể sử dụng máy phát điện một chiều. Tuy nhiên, điểm hạn chế trong cách thức này đó là việc chế tạo máy phát điện một chiều khá tốn kém cũng như không thể truyền tải điện đi xa do vấn đề chi phí. Chính bởi thế mà người ta thường lựa chọn phương pháp chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

Có thể mô tả và định nghĩ một cách đơn giản nhất về động cơ điện như sau: Động cơ điện thực ra là một cái máy điện biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Từ những đồ dùng trong gia định liên quan đến cuộc sống hàng ngày như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi… cho đến những thiết bị máy móc, thiết bị sản xuất như máy khoan, máy hàn… hay các loại ổ cứng, ổ quang trong máy tính đều là động cơ điện.

Như vậy, rất đơn giản động cơ điện một chiều là động cơ hoạt động với dòng điện 1 chiều.

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. Có một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều đó chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận này có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phần này sẽ bao gồm một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ đó sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều và tạo ra một suất điện động cảm ứng. Khi động cơ điện vận hành bình thường, rotor sẽ phát ra một điện áp gọi là kháng. Lý do là vì điện áp này sẽ đối kháng lại với điện áp bên ngoài đặt vào động cơ điện. Suất điện động này tương tự như suất điện động phát ra khi động cơ hoạt động với vai trò giống một máy phát điện.

Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên. Trong khi đó cạnh đối diện lại bị tác động bởi một lực hướng xuống theo nguyên tắc bàn tay trái (kiến thức ở THPT). Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây và làm cho rotor quay. Tuy vậy để làm cho rotor có thể quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ có nhiệm vụ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với ½ chu kỳ. Chỉ có vấn đề đó là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90 độ so với phương ban đầu của nó. Lúc này, rotor sẽ quay theo quán tính.

Ứng dụng của động cơ điện một chiều

Thông thường động cơ điện được sử dụng phổ biến trong các khu công nghiệp. Động cơ được điều chỉnh với tốc độ nhất định trong một phạm vi rộng và sử dụng tại những nơi yêu cầu mô men khởi động lớn.

Như vậy chúng ta đã cùng nhau đi tìm hiểu về dòng điện một chiều, những đặc điểm, tính chất hay ứng dụng của nó, cũng như khám phá cơ chế hoạt động của động cơ điện 1 chiều. Các kiến thức liên quan đến dòng điện bạn có thể dễ dàng xem thêm tại những bài viết của Học viện iT được chúng tôi đăng tải định kỳ trên website.

Chúc các bạn thành công!

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!