Câu hỏi: Nêu các tác dụng của dòng điện xoay chiều
Lời giải
Dòng điện xoay chiều có các tác dụng sau:
+ Tác dụng nhiệt
+Tác dụng quang
+Tác dụng sinh lí
+Tác dụng hóa học
+Tác dụng từ
Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về các tác dụng của dòng điện xoay chiều nhé!
Định nghĩa dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều được định nghĩa chính là dòng điện có chiều, cường độ dòng điện thay đổi theo thời gian. Hay đơn giản hơn, chúng ta có thể hiểu dòng điện xoay chiều là dòng điện luân phiên thay đổi theo thời gian. Những thay đổi đó sẽ tuần hoàn liên tục theo một chu kỳ nhất định.
Dòng điện xoay chiều được gọi tắt là AC, viết tắt của cụm từ tiếng Anh Alternating Current. Trong các bản vẽ, dòng điện xoay chiều được ký hiệu là~. Đó là dấu ngã, biểu trưng cho dạng sóng hình sin diễn ra liên tục, có sự tuần hoàn.
Công thức tính công suất của dòng điện xoay chiều
Công suất của một dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ dòng điện, điện áp và độ lệch pha của chính cường độ với điện áp.
Chúng ta có công thức:
P = U.I.cosα
Trong đó
- P: là công suất của dòng điện xoay chiều [W]
- U: là điện áp [V]
- I: là cường độ dòng điện [A]
- α: là độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp
Ngoài ra, tần số của dòng điện xoay chiều chính là số lần lặp lại trạng thái cũ trong vòng 1 giây có ký hiệu là F [Hz].
Chu kỳ dòng điện xoay chiều là khoảng thời gian mà dòng điện lặp lại vị trí cũ, được ký hiệu là T[s].
Từ đó ta có công thức: T = 1/F.
Tác dụng của dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều có 3 tác dụng chính
Tác dụng nhiệt
Dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt. Ta có thể thấy rõ tác dụng này khi sử dụng bóng đèn dây tóc chạy bằng dòng điện xoay chiều. Khi bóng hoạt động, ta có thể cảm nhận được một lượng nhiệt tỏa ra từ bóng. Đó chính là tác dụng nhiệt.
Tác dụng quang
Cũng trong chính ví dụ như ở trên. Khi bóng đèn sáng chính là minh chứng cho tác dụng quang của dòng điện xoay chiều.
Tác dụng từ
Tác dụng từ của dòng điện xoay chiều dễ dàng biểu hiện khi bạn đưa một đinh sắt lại gần cuộn dây. Khi đó đinh sắt sẽ bị hút vào cuộn dây, thể hiện tác dụng từ của chúng. Lưu ý, khi dòng điện đổi chiều thì lực từ của dòng điện tác dụng lên nam châm cũng sẽ đổi chiều.
Điểm khác nhau giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều
Dòng điện một chiều là dòng điện không có sự thay đổi theo thời gian và theo một hướng cố định. Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều cũng có những ứng dụng và biểu hiện khác nhau dễ phân biệt như:
- Các nhà máy phát điện và các loại máy phát điện sản xuất ra dòng điện xoay chiều mà chúng ta sinh hoạt hằng ngày, vì dòng điện này dễ truyền tải đi xa. Điều này giúp cho những vùng quê xa nhà máy vẫn có thể có nguồn điện sử dụng. Khác với dòng điện xoay chiều, dòng điện một chiều đều được sản xuất từ: ắc quy, pin và năng lượng mặt trời… nên thường không truyền tải điện đi xa vì có thể mất rất nhiều năng lượng.
-Dòng điện một chiều có tần số trực tiếp bằng 0 nên chỉ có thể chảy theo một hướng nhất định. Ngược lại, nguồn phát dòng điện xoay chiều thường có tần số là 50Hz và 60Hz, nên có thể đảo ngược
-Một điểm dễ phân biệt hơn là các bản vẽ mạch điện, hầu như các dạng sóng biểu thị dòng điện một chiều là một đường thẳng. Trong khi đó, điện xoay chiều lại được thể hiện dưới dạng đa dạng như dạng hình sin, hình tam giác, hình vuông và hình thang.
Sự khác nhau giữa dòng điện 1 pha và 3 pha
Dòng điện xoay chiều 1 pha
Dòng điện xoay chiều 1 pha là dòng mà ở trong mạch điện có hai dây nối cùng với nguồn điện. Chiều hướng của cường độ dòng điện trong mạch AC thay đổi nhiều lần tùy thuộc vào tần số của nguồn điện bên trong mạch.
Dòng điện 220V được cấp cho từng hộ gia đình sử dụng đều là điện xoay chiều 1 pha, có 2 dây gồm dây pha và dây trung tính.
Dòng điện xoay chiều 3 pha
Đây là dòng điện trong mạch điện xoay chiều gần giống như 3 đường điện 1 pha chạy song song với nhau và cùng chung 1 dây trung tính. Vì thế,hệ thống điện trong sinh hoạt thường ngày thường có 4 dây, 3 dây nóng và 1 dây lạnh [trung tính - 0V].
Phương pháp giải
1. Cách giải thích các tác dụng của dòng điện xoay chiều
- Khi dòng điện xoay chiều đi qua vật dẫn làm cho vật dẫn đó nóng lên, ta nói dòng điện có tác dụng nhiệt.
- Khi dòng điện xoay chiều đi qua bóng đèn làm cho bóng đèn sáng lên, ta nói dòng điện có tác dụng phát sáng.
- Khi dòng điện xoay chiều có tác dụng lên nam châm làm cho nam châm quay, ta nói dòng điện có tác dụng từ.
2. Cách nhận biết các dụng cụ đo dòng điện xoay chiều
- Trên ampe kế có ghi chữ A hay mA, kí hiệu AC hay∼
Chú ý:Trên ampe kế và vôn kế đo dòng điện một chiều luôn có kí hiệu ở các núm “+” và “ - ”.
3. Cách đo cường độ dòng điện xoay chiều bằng ampe kế
- Lựa chọn ampe kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của dòng điện cần đo.
- Hiệu chỉnh ampe kế trước khi đo.
- Mắc ampe kế nối tiếp vào đoạn mạch cần đo [không cần chú ý đến thứ tự cắm dây vào các chốt của ampe kế].
- Số chỉ trên ampe kế [của kim chỉ thị] chính là giá trị cường độ dòng điện trong mạch.
4. Cách đo hiệu điện thế xoay chiều bằng vôn kế
- Lựa chọn vôn kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của hiệu điện thế cần đo.
- Hiệu chỉnh vôn kế trước khi đo.
- Mắc vôn kế song song với đoạn mạch cần đo [không cần chú ý đến thứ tự cắm dây vào các chốt của vôn kế].
- Số chỉ trên vôn kế [của kim chỉ thị] chính là giá trị hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.
Câu hỏi: Nêu các tác dụng của dòng điện và từng biểu hiện của các tác dụng này. Nêu ví dụ về mỗi loại tác dụng của dòng điện
Trả lời:
1. Tác dụng nhiệt
Rất dễ thấy, tác dụng nhiệt của dòng điện biểu hiện khi cho dòng điện chạy qua một vật dẫn điện thì vật đó sẽ bị nóng lên. Nguyên nhân có tác dụng nhiệt là do các vật dẫn có điện trở, trở kháng cản trở dòng điện nên sinh ra nhiệt.
Ứng dụng của tác dụng nhiệt được biểu hiện qua sự vận hành của bàn là. Khi cắm điện, dòng điện chạy qua làm bàn là nóng lên cho khả năng là phẳng quần áo. Ngoài ra tác dụng này còn được biểu hiện qua đèn dây tóc, bếp điện, nồi cơm điện, cầu chì,…
2. Tác dụng quang
Dòng điện đi qua các thiết bị như bóng đèn biến điện năng thành quang năng khiến bóng đèn phát sáng. Đó là một trong những tác dụng rất quan trọng của dòng điện.Dòng điện cho khả năng làm sáng bóng đèn của bút thử điện và đèn điot phát quang mặc dù chưa tới nhiệt độ cao. Tác dụng quang được ứng dụng để chế tạo các loại đèn.Ngày nay, các nhà khoa học đang không ngừng nghiên cứu ra nhiều loại bóng đèn giúp tiết kiệm điện năng như đèn huỳnh quang, compact, đèn led,…
3. Dòng điện có tác dụng từ
Mọi điện tích dịch chuyển luôn sinh ra từ trường. Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây quấn quanh lõi sắt sẽ làm cho kim nam châm bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng cũng như cho khả năng hút kim loại.Ứng dụng thực tiễn từ tác dụng từ của dòng điện chính là để chế tạo chuông điện, động cơ điện, nam châm điện,…
4. Tác dụng hóa học
Để có thể làm rõ được tác dụng này chúng ta cần tiến hành làm thí nghiệm. Cho dòng điện đi qua dung dịch muối đồng. Sau một thời gian, thỏi than trong dung dịch muối đồng nối với cực âm của nguồn sẽ được phủ một lớp đồng. Hiện tượng này chứng tỏ dòng điện có tác dụng hóa học.
Ứng dụng trong công nghiệp đúc điện, mạ điện [mạ vàng, mạ bạc, mạ đồng...], tinh luyện kim loại và nạp điện cho acquy...
5. Tác dụng sinh lí
Nếu dòng điện đi qua cơ thể người hay động vật có thể gây ra những cơn co giật, tim ngừng đập, ngạt thở, thần kinh bị tê liệt và có thể chết. Ta nói dòng điện có tác dụng sinh lí.
Lưu ý:
- Dòng điện có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con người. Cho nên phải hết sức thận trọng khi dùng điện, nhất là với mạng điện gia đình.
- Trong y học, người ta vẫn có thể dùng dòng điện để chữa một số bệnh.
Ví dụ:
+ Máy kích tim: Khi tim đã ngừng đập, người ta có thể dùng liệu pháp sốc điện để cố gắng kích thích tim đập lại với hy vọng duy trì sự sống.
+ Máy châm cứu: Chữa các bệnh tai biến, đau đầu, đau lưng, méo mồm miệng, đầy bụng, thoái hóa khớp, giảm thị lực...
⇒ Ngoài các tác dụng trên ta có thể nói dòng điện có tác dụng cơ học. Vì khi dòng điện chạy qua động cơ thì làm quay động cơ. Tác dụng cơ học có ứng dụng là chế tạo động cơ điện dùng trong đời sống hàng ngày như: quạt điện, máy bơm nước, máy xay...
Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về dòng điện nhé.
1. Dòng điện là gì
Dòng điện là gì? Dòng điện được định nghĩa như thế này: Dòng điện là dòng các hạt [electron] chạy qua dây dẫn và các thành phần. Nó là tốc độ của dòng điện tích.
Nếu dòng điện chạy qua vật dẫn, ta nói rằng có dòng điện trong vật dẫn. Trong các mạch sử dụng dây kim loại, các electron tạo thành dòng điện tích.
Điện có 3 loại chính đó là:
– Tĩnh điện: là hiện tượng mất cân bằng điện tích trên bề mặt của một vật nào đó. Điện tích sẽ được lưu giữ cho đến khi nó có thể truyền đi nơi khác thông qua một dòng điện hoặc sự phóng điện. Từ “tĩnh” trong tĩnh điện ý nói đến sự tương phản với dòng điện, hình thức mà điện được truyền qua vật dẫn và mang theo năng lượng.
– Dạng điện thứ hai là dạng dòng chảy hoặc chuyển động của các electron tự do thông qua một vật liệu dẫn điện, ví dụ như dây kim loại, hướng tới khu vực có điện tích dương. Dòng điện tử này có thể theo một chiều gọi là dòng điện một chiều [DC] hoặc nó cũng có thể luân phiên qua lại như dòng điện xoay chiều [AC].
– Dạng thứ ba là dạng chuyển động của các hạt tích điện qua chân không hoặc gần chân không.
2. Công thức và đơn vị dòng điện
Hướng thông thường của dòng điện được coi là ngược với hướng của dòng electron. Nếu một điện tích Q chạy qua tiết diện của một dây dẫn trong thời gian t, cường độ dòng điện I thì I = Q / t. Đơn vị điện tích theo S.I làcoulombvà phép đo dòng điện xảy ra bằng đơn vị coulomb trên giây là “ampe”. Dòng điện chạy từ cực âm đến cực dương của pin.
Đây là một mạch điện đơn giản. Nó có một đèn, một công tắc và một pin.
Trong đèn pin, pin cung cấp dòng điện có nghĩa là bóng đèn trong đèn pin phát sáng do dòng điện. Công tắc làm gì? Công tắc tạo ra một liên kết dẫn điện giữa pin và bóng đèn. Nếu đứt mạch thì dòng điện ngừng chạy ngay và bóng đèn không phát sáng.
Điện tích là gì?
Khi một lượng nhỏ điện tích đặt trong điện trường do một điện tích khác tác dụng thì nó tác dụng một lực. Vì vậy, công việc phải được thực hiện trên điện tích dương. Trong chất điện phân và chất khí bị ion hóa, cả ion tích điện dương và ion mang điện tích âm đều chuyển động và điều này tạo thành dòng điện. Nếu n electron đi qua tiết diện của một dây dẫn trong thời gian t thì tổng điện tích chuyển qua dây dẫn khi đó làQ = n × e.
Ví dụ:
Tìm điện lượng chạy qua dây tóc bóng đèn có cường độ 0,75 A trong thời gian 10 phút.
Đề bài cho biết: I = 0,75 A, t = 10 phút = 600 s
Từ công thức: Q = I × t= 0,75 × 600 = 450
Do đó, Q = 450C
Điều gì tạo nên dòng điện trong dây kim loại?
Các electron. Dòng điện là dòng điện tích. Điện tích chủ yếu tạo nên các electron.
Cường độ dòng điện là gì?
Cường độ dòng điện là điện tích đi qua một tiết diện của vật dẫn trong một giây. Nó biểu diễn sự chuyển động của điện tích.
Dòng điện trong dây dẫn, trong đó hạt mang điện là các electron mang điện tích âm, là đại lượng điện tích đi qua một điểm bất kỳ của dây trong một đơn vị thời gian.
Một dòng điện tích dương [chẳng hạn như proton hoặc ion dương] có cùng hiệu ứng trong một mạch, như một dòng chuyển động bằng nhau của các electron theo hướng ngược lại.
Công thức sau cho cường độ dòng điện:
I = Q / t
Trong đó:
“I” đại diện cho cường độ dòng điện được biểu thị bằng Ampe [A].
“Q” đại diện cho điện tích được biểu thị bằng Coulombs [C].
“T” đại diện cho thời gian
Với định nghĩa này, chúng ta có thể nói rằng một dòng điện có cường độ 1 amp khi tải 1 colomb đi qua một tiết diện của dây dẫn trong 1 giây.
Có thể hiểu đơn giản hơn, cường độ dòng điện biểu thị cho độ mạnh hay yếu của dòng điện.
3. Các loại dòng điện trong thực tế
Dựa trên dòng điện tích, dòng điện được phân thành hai loại, tức là dòng điện xoay chiều [AC] và dòng điện một chiều [DC].
3.1.Dòng điện xoay chiều
Dòng điện tích theo chiều ngược lại tuần hoàn được gọi là dòng điện xoay chiều [AC]. Hay còn được gọi ngắn gọn là “Dòng điện AC”. Và dòng điện xoay chiều có các đặc điểm như:
- Dòng điện xoay chiều đổi chiều theo chu kỳ.
-Dòng điện xoay chiều bắt đầu từ không, tăng đến cực đại, giảm đến không, sau đó đổi chiều và đạt cực đại theo chiều ngược lại, sau đó lại trở về giá trị ban đầu và lặp lại chu kỳ này vô hạn.
-Dạng sóng của dòng điện xoay chiều có thể là hình sin, hình tam giác, hình vuông hoặc hình răng cưa,…
-Đặc biệt của dạng sóng không quan trọng - miễn là nó là một dạng sóng lặp lại.
-Điều đó nói lên rằng trong hầu hết các mạch điện, dạng sóng điển hình của dòng điện xoay chiều là sóng hình sin. Dạng sóng hình sin điển hình mà bạn có thể thấy dưới dạng dòng điện xoay chiều được hiển thị trong hình dưới đây.
-Máy phát điện xoay chiều có thể tạo ra dòng điện xoay chiều. Máy phát điện xoay chiều là một loại máy phát điện đặc biệt được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều.
-Nguồn điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng.
3.2.Dòng điện một chiều
-Dòng điện tích chỉ theo một hướng được gọi là dòng điện một chiều [DC]. Hay còn được gọi là “Dòng điện DC”. Dạng sóng của dòng điện một chiều được thể hiện trong hình dưới đây.
-DC có thể được tạo ra bởi pin, pin mặt trời, pin nhiên liệu, cặp nhiệt điện, máy phát điện kiểu cổ góp,… Dòng điện xoay chiều có thể được chuyển đổi thành dòng điện một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu.
-Nguồn điện một chiều thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp thấp. Hầu hết các mạch điện tử cần nguồn điện một chiều.