Dòng điện Điện áp và thực tế trong cuộc sống.

Dịng điện chỉ sinh ra khi và chỉ khi cĩ đủ 3 yếu tố: + Nguồn điện Hiệu điện thế + Dây dẫn + Phụ tải Vật tiêu thụ điện Phát minh bình điện !... Chính vì vậy khi ta mắc Vơn kế và ampe kế l

 Người ta cho rằng điện được cấu tạo từ những phần nhỏ tích điện

hút được những mẩu giấy

những chất dẫn điện

gọi là những chất cách điện.

điện dương và vật tích điện âm, mặc dù ông cho rằng đó là 2 loại điện khác nhau

- Bedzamin Franklin là người đầu tiên thử giải thích thế nào là dòng điện

- Bộ môn khoa học nghiên cứu về điện phát triển rầm rộ từ năm 1880 khi mà Alexandro Volta đã sáng chế ra pin

- Phát minh này đã mang đến cho loài người nguồn năng lượng thường xuyên và kéo theo nó tất cả những phát minh quan trọng

利隆（越南）股份有限公司

Lo1,Ap cho,Thi Tran Ben Luc.Tel: (072)3872213-110-111 Huyen Ben Luc,Tinh Long An Fax:(072)3872350-3891652

Phát minh bình điện !

Nhà Vật Lý học người Ý

Alessandro Volta

Thử nghiệm – Lớp bình điện của Volta

3

Phát minh bình điện !

Volta và L-Galvani là 2 người bạn, sự thành công trong phát hiện này đã góp phần hoàn chỉnh

hơn luận điểm Hiệu điện thế vật chất mang tính khoa học Sau đó đã phát minh ra bình điện sử

dụng tấm Kẽm và Đồng với Acid loãng.

(+)Cu H2SO4 Zn(-)  Cực (+) 2H+2e- H2 Cực (-) Zn ->Zn2+2e- Sức điện động 1.1V/cell

Đây chính là acqui mà chúng ta thường gọi vào năm 1801, Volta được Napoleon triệu kiến và

công khai phát minh của mình cho thế giới, đồng thời được Huân chương Vàng về thành tựu này,

ngoài ra sau đó ông còn phát minh ra rất nhiều thiết bị liên quan đến điệän, đơn vị tính của điện áp

là “V” cũng nhằm tưởng nhớ đến ông.

Zn

Dung dịch Acid

Cu

Điên áp là gì?

Điện áp hay hiệu điện thế là tỉ số chênh lệch giữa nơi cĩ điện thế cao và điện thế thấp Ví dụ ở bảng điện nhà bạn cĩ điện thế là 220v và dưới đất cĩ điện thế là 0v ta đo từ bảng điện xuống đất sẽ được 220v Hay ở bảng điện A cĩ

điện thế là 220v, bảng điện B cĩ điện thế là 180v ta đo từ bảng a xuống bảng B

sẽ được điện áp là 40v

Dịng điện là gì?

- Dịng điện hay cường độ dịng điện là sự dịch chuyển cĩ hướng của các hạt mang điện tích Dịng điện chỉ sinh ra khi và chỉ khi cĩ đủ 3 yếu tố:

+ Nguồn điện (Hiệu điện thế)

+ Dây dẫn

+ Phụ tải (Vật tiêu thụ điện)

Phát minh bình điện !

 Dịng điện ta đo được bằng ampe kế cĩ đơn vị là A trong mạch điện là dịng điện sinh ra do phụ tải, và dịng điện max của phụ tải khơng được phép vượt quá dịng điện của nguồn điện Chính vì vậy khi ta mắc Vơn kế và ampe kế luơn cĩ sự khác biệt:

+ Ampe kế mắc nối tiếp với phụ tải

+ Vơn kế mắc song song với nguồn điện

 Nếu trong mạch điện chỉ cĩ 2 yếu tố là dây dẫn và nguồn điện mà ta vẫn mắc thêm ampe kế vào thành 1 mạch kín thì chỉ trong vài dây các thiết bị của bạn sẽ tự đưa nhau về thời kỳ đồ đá

Ví dụ

Tại sao tơi thấy dây điện to đùng mà lại ghi 10A mà trong khi đĩ cái dây cầu chì bé tí cũng ghi 10A?

- Dịng điện ghi trên dây điện là dịng điện dây dẫn cĩ thể chịu đựng tối đã và vẫn cĩ thể duy trì lâu dài được

- Cịn dịng điện ghi trên cầu chì là dịng điện tối đa để duy trì, nếu vượt quá dây trì sẽ dứt.

Phát minh bình điện !

UNG DUNG TRONG ACQUI CHI

Cấu tạo của Acqui Chì Khô :

Để phù hợp với yêu cầu về phản ứng điện hóa của acqui, bình điện phải đảm bảo đủ các điều kiện căn bản sau :

A Hoạt chất ở cực Dương = PbO2 B Hoạt chất ở cực Âm = Pb

C Chất điện dịch = H2SO4

Phương trình phản ứng :

A Qui trình phản ứng Sả điện :

PbO PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4  2PbSO 4 + 2H 2 O

B Qui trình phản ứng Sạc điện :

2PbSO 2PbSO 4 + 2H 2 O  PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4

C Qui trình phản ứng điện hóa 2 chiều khi sả sạc điện :

PbO PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4  2PbSO 4 + 2H 2 O

Cực Âm DươngCực

Pb PbO2

H2SO4

Giấy cách

H2SO4

I Nguyên Lý hoạt động Acqui Chì Khô :

Acqui chì khô hoạt động thông qua hiện tượng phản ứng trao đổi điện tích khi diễn ra phản ứng giữa

cấu tạo hoạt chất của các bản cực và dung dịch điện phân, phóng thích các điện tích e tự do chuyển đổi

giữa 2 cực qua mạch ngoài

Sự thay đổi cấu tạo hoạt chất diễn ra trong thành phần bản cực và tỉ trọng dung dịch khi acqui hoạt động

sẽ ảnh hưởng đến thế điện thế điện của các cực và hiệu điện thế hiệu điện thế chung của acqui.

II Thế Điện – Điện Áp – Sức Điện Động :

Khi cho kim loại nhúng vào trong dung dịch, trong dung dịch các phân tử và iôn đều có xu thế muốn

chiếm lấy thể tích rộng hơn, do đó hình thành một áp lực gọi là áp lực thẩm thấu vào vật chất Dưới tác

dụng của áp lực thẩm thấu, iôn dương trong dung dịch muốn di chuyển vào điện cực

Mặt khác khi nhúng vật chất vào dung dịch, vật chất sẽ có xu hướng hòa tan trong dung dịch, tức là

các iôn của điện cực có áp lực hòa tan

Vì vậy, khi áp lực hòa tan của điện cực cao hơn áp lực thẩm thấu thì iôn Dương của điện cực sẽ hòa

tan vào trong dung dịch và hạt điện âm trong điện cực sẽ còn lại, khiến cho điện cực mang tích điện âm

Ngược lại, nếu áp lực hòa tan thấp hơn áp lực thẩm thấu sẽ sinh ra tác dụng tích điện ngược lại, tức

iôn của dung dịch thẩm thấu vào điện cực khiến điện cực mang điện tích dương và dung dịch tích điện

âm

-+ + + + +

+ + + + +

+ + + + + + + + + +

-Ph > Pt Ph < Pt

Điện Cực

Dung Dịch

Điện Cực

Dung Dịch

UNG DUNG TRONG ACQUI CHI

II Thế Điện – Điện áp – Sức Điện Động :

Do các vật chất khác nhau có áp lực hòa tan khác nhau nên mức độ hòa tan iôn vào trong dung dịch sẽ

khác nhau

- Hiện tượng xu thế vật chất mất đi iôn và chuyển thành tích điện chính là thế điện hình thành của vật

chất ta thường dùng 2 điện cực khác nhau nhúng vào trong cùng dung dịch để hình thành 2 thế điện khác

nhau, sự chênh lệch về thế điện của 2 điện cực ta gọi là hiệu số điện thế hay Hiệu điện thế ( Điện áp ) Hiệu điện thế ( Điện áp )

Nếu nối hai cực với mạch ngoài ta sẽ có dòng chuyển dời của các điện tích và hình thành dòng điện

- Nếu lấy giá trị thế điện của Hydrô = 0 để làm căn cứ so sánh, ta sẽ có được trị số thế điện của các

vật chất khác nhau

- Do đó thế điện của vật chất phụ thuộc vào bản chất của vật chất và nồng độ của dung dịch quyết

định

Khi thế điện của vật chất của bản cực đã cố định thì điện thế của acqui sẽ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ trọng

của dung dịch quyết định :

- Trong thực tế sức điện động ( điện thế ) của acqui sẽ được tính bằng công thức ;

E = 0.845 + d E = 0.845 + d ( d : tỉ trọng dung dịch )

UNG DUNG TRONG ACQUI CHI

II Thế Điện – Điện áp – Sức Điện Động :

Sức điện động : Sức điện động : Là chỉ phần công của lực di chuyển các hạt điện tích tạo nên dòng điện trong vật dẫn.

còn có nghĩa sức điện động là bao gồm điện áp của mạch ngoài tiêu thụ và điện áp của nguồn

Sức điện động ký hiệu là E, điện thế ký hiệu là U :

mối quan hệ : E = U+rI ( r : điện trở nguồn )

Nếu trong tình trạng không nối mạch ngoài I = 0 thì E = U

Đối với acqui chì trạng thái ổn định, sức điện động E = 2.175V

Tương tự điện thế của acqui sẽ được tính bằng công thức ;

E = 0.845 + d E = 0.845 + d ( d : tỉ trọng dung dịch )

V = 0.845 + d ( d : tỉ trọng dung dịch )

VD : Nếu sử dụng acid có tỉ trọng 1.330 = 0.845+1.330 = 2.175V/Cell

UNG DUNG TRONG ACQUI CHI

- Mọi người đều biết nếu con người đứng trên mặt đất, tiếp xúc với đường dây cao áp có mang điện sẽ bị giật, thậm chí nguy hiểm đến tính mạng

- Điều kì lạ là chúng ta thường nhìn thấy những chú chim đậu trên đường dây cao áp trần mà vẫn an toàn (hình 1)

- Vậy vì sao chim lại không bị điện giật?

Hình 1: Hình ảnh đàn chim đậu trên dây điện

• Sự việc xảy ra đối với loài chim không phải là loài chim có khả năng gì đặc biệt

• Như chúng ta đã biết, chúng ta hay các loài động vật khác bị điện giật là do có dòng điện nguy hiểm chạy qua cơ

thể chúng ta khi có sự chênh lệch về điện thế đủ lớn trên cơ thể

• Với những con chim đậu trên dây điện trần các bạn quan sát để ý kỹ sẽ thấy rằng chúng đều đậu hai chân trên

cùng một dây điện

• Lúc này cơ thể của chúng chỉ tiếp xúc với một dây, hay nói cách khác là điện thế giữa hai chân của chúng bằng nhau, không có sự chênh áp, do đó không có dòng điện truyền qua cơ thể chúng nên chúng không bị điện giật.

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

+ Nếu chúng ta đứng dưới đất còn cơ thể tiếp xúc với dây điện dương (pha nóng) của

nguồn điện.

- Khi đó cơ thể sẽ cấu thành mạch điện kín từ nguồn điện lưới xuống đất, hình thành dòng điện truyền từ nguồn điện dương qua cơ thể ta xuống đất và nếu dòng điện đủ lớn, chúng

ta sẽ bị điện giật

-Nếu chúng ta đi giầy dép đế cao su có tính cách điện tốt hay đứng trên ghế gỗ cách điện

thì dù ta sờ tay vào dây điện dương cũng sẽ không bị điện giật

-Trạng thái của bạn lúc đó cũng tương tự như con chim đậu trên dây điện.

- Một số thợ điện nắm chắc nguyên lí này có thể tiến hành thao tác này khi đấu nối dây

điện cho dù trên dây có thể vẫn có điện

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

• Không có dòng điện thì các thiết bị trong nhà của chúng ta chỉ là mớ đồ nhựa và

kim loại vô dụng

• Nhưng dòng điện thật sự là gì?

• Chúng sai khiến các vật hoạt động như thế nào?

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

- Cái gì đang diễn ra trong các dây dẫn làm cho các bộ nhiệt trong nhà của chúng

ta nóng lên và quạt máy thì quay? (Ảnh: iStockphoto)

- Chúng ta sử dụng nó mỗi ngày, nhưng đa số chúng ta không có một manh mối nào xem dòng điện làm cho các vật hoạt động như thế nào Cái gì đang diễn ra trong các dây dẫn làm cho các động cơ chạy, và các bộ nhiệt thì nóng lên?

- Cho dù là một lò nướng bánh hay một chiếc xe điện, mọi thứ mà dòng điện điều khiển có chung một đặc điểm: cái xảy ra khi bạn ‘chỉ dạy’ các electron

khiêu vũ theo hàng theo ngũ.

-Khi các electron bị buộc chuyển động đồng bộ, chúng có thể tạo ra nhiệt và –

ấn tượng hơn – chúng biến dây dẫn mà chúng đang chuyển động trong đó

thành một nam châm

* Nhiệt có thể làm sôi nước và làm cho bóng đèn tỏa sáng, và các nam châm

có thể làm cho các vật chuyển động Và đó là hai đặc điểm ‘thần kì’ ẩn sau mỗi thiết bị điện

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

** Đưa các electron vào tổ chức

- Các electron mang lại sức sống cho các thiết bị của chúng ta nằm trong các dây dẫn tạo thành các mạch điện

-Các dây dẫn làm bằng kim loại, và kim loại luôn luôn có các electron tự do chạy vù vù bên trong chúng

+ Nhưng nếu bạn có thể làm cho các electron đó chuyển động theo một kiểu có tổ chức, thì bạn có được một dòng điện chạy

+ Tất cả dòng điện là như vậy – các electron chuyển động theo một kiểu có tổ chức

- Năng lượng để cho các electron chuyển động theo một kiểu có tổ chức lấy từ pin hoặc máy phát

- Khi một chiếc pin tổ chức các electron, tất cả chúng chuyển động theo cùng một chiều tại cùng một lúc – pin bơm các electron qua dây dẫn từ điện cực âm đến điện cực dương Vì chúng đều chuyển động theo cùng một chiều, nên

nó được gọi là dòng điện một chiều (DC)

-Các máy phát đặt tại các nhà máy điện tổ chức các electron theo một cách hơi khác

+ Chúng bơm các electron, nhưng chúng thay đổi hướng bơm chúng 100 lần trong mỗi giây

+ Thay vì chuyển động theo một chiều giống như trong một mạch điện DC, các electron ‘ngoe nguẩy’ tại chỗ và liên tục dịch tới dịch lui

+ Nếu bạn có thể nhìn vào bên trong dây nguồn khi một thiết bị đang bật nguồn, bạn sẽ nghĩ các electron đúng là đã học cách khiêu vũ theo hàng ngũ

+ Ttất cả chúng liên tục bước một bước về phía trước, một bước về phía sau một cách đồng bộ

+ Sự thay đổi hướng liên tục là cái ẩn sau tên gọi của nó, dòng điện xoay chiều (AC)

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

** Vậy thì một dòng điện chỉ là các electron đang

dịch chuyển theo một cách có tổ chức bên trong một

mạch điện Nhưng làm thế nào các electron đang

chuyển động sinh ra nhiệt để cho lò nướng bánh và

máy sấy hoạt động?

Nếu bạn có thể nhìn thấy cái đang diễn ra ở cấp độ nguyên tử bên trong một dây dẫn, thì nó trông như thế này Giống như mọi kim loại, dây dẫn cấu tạo từ một giàn khung rắn chắc của các nguyên tử với một đám electron tự do vù vù xung quanh chúng Mắc một dây dẫn với một chiếc pin (DC) thì các electron đều chuyển động đồng bộ về phía trước Cắm dây vào một nguồn cấp trên tường, thì các electron trong dây ‘ngúc ngoắc’ tới lui tại chỗ, đổi hướng 100 lần mỗi giây (AC).

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

dây chúng chạm trúng các nguyên tử kim loại Và hễ khi nào chúng lao trúng một nguyên tử, thì năng

lượng từ các electron đang chuyển động được giải phóng dưới dạng nhiệt.

nên không có quá nhiều năng lượng bị hao phí dưới dạng nhiệt

chuyển động đó.

kim nickel/chromium gọi là nichrome

liên tục dội trúng các nguyên tử nickel và chromium và làm phát sinh nhiệt ở khắp nơi

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

một động cơ điện bên trong nó

• Và trong khi chúng cho chạy hàng nghìn bộ phận khác nhau, nhưng các động cơ điện thật sự chỉ

làm có mỗi một việc – chúng quay tròn hễ khi nào bạn bật nguồn.

• Và mọi thứ gắn liền với chúng – như các cánh quạt, bánh xe hoặc chậu giặt quần áo – cũng quay

tròn theo.

thành một dòng điện.

• Chúng không làm việc đó đâu

• Chúng làm cái gì đó có vẻ phô trương hơn

• chúng biến dây dẫn thành nam châm

• Và như mọi đứa trẻ lên năm đều biết, nam châm là trợ thủ số một làm cho các vật chuyển động.

nhận ra các nam châm đó có các tính chất của chúng từ cái tương tự như dòng điện đã làm: các electron có tổ chức.

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

• Đa số các electron ghép lại thành cặp, và chúng triệt tiêu mất từ tính của electron

kia

• Nhưng một số chất liệu – như sắt – có một số electron chưa ghép cặp xung quanh các

nguyên tử của chúng

• Và nếu bạn có thể làm cho các electron chưa ghép cặp đó sắp thẳng hàng sao cho từ

trường của chúng đều cùng chiều nhau, thì miếng sắt của bạn đột ngột là một nam châm

• Đó đúng là cái xảy ra khi bạn dùng một nam châm hút lấy một cái kim hoặc kẹp giấy

• Từ trường xung quanh nam châm của bạn hút một số electron chưa ghép cặp bên

trong cái kim sắp thành hàng, nên tất cả từ trường mini của chúng cộng lại thành một nam châm cỡ lớn thật sự.

một nam châm điện – chỉ bằng việc cho một dòng điện chạy qua nó.

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

một từ trường, nhưng chỉ khi nó đang chuyển động

• Cho nên hễ khi nào các electron trong dây dẫn đang chuyển động đồng bộ (tức là hễ

khi nào có một dòng điện đang chạy), thì dây dẫn trở thành một nam châm

• Nhưng nó quá yếu để là một nam châm hữu dụng

• Nhưng nếu bạn quấn dây xung quanh một miếng sắt, thì từ trường yếu xung quanh

dây buộc các electron chưa ghép cặp trong sắt sắp thẳng hàng nhau, và toàn bộ từ trường mini của chúng cộng gộp lại cho kết quả hệt như một thanh nam châm.

dòng điện đang chạy –

• Một khi dòng điện ngừng chạy, thì các electron bên trong dây trở lại tác dụng giống

như những ‘loạn quân’ hạ nguyên tử

• Và miếng sắt mà nó quấn xung quanh trở lại là một miếng sắt.

lại cho chúng ta các động cơ có thể mở và tắt.

LAY VI DU TRONG CUOC SONG

• Nếu bạn từng dùng một nam châm đẩy nam châm kia ra, bạn đã biết nguyên lí hoạt động của

các động cơ điện

• Thật ra, nếu bạn sử dụng đầu bắc của một nam châm để đẩy đầu bắc của nam châm kia theo

một vòng tròn, thì bạn đang làm công việc giống hệt như cái động cơ điện thực hiện

• Ngoại trừ ở chỗ động cơ không hề có một bàn tay khổng lồ nào dùng nam châm này đẩy nam

châm kia

• Nó hoạt động trên cơ sở một bộ nam châm trong một cái vòng bao xung quanh vòng dây dẫn.

• Và các nam châm xung quanh nam châm điện đó được bố trí sao cho các lực hút và đẩy của

chúng làm cho nam châm điện quay tròn liên tục cho đến khi nguồn điện bị ngắt.

• Không có pin hoặc máy phát để đẩy chúng, các electron không còn có tổ chức nữa, dây dẫn

không còn từ tính nữa, và chuyển động quay tròn của động cơ bị treo lại

• Các van bơm/cánh quạt/băng chuyền gắn với động cơ ngừng hút, thổi và chạy ‘Sự thần kì’ của

dòng điện ngừng lại, và thiết bị của chúng ta chỉ một mớ đồ nhựa và kim loại cho đến khi chúng

ta bật nguồn trở lại.

LAY VI DU TRONG CUOC SONG