Điện một chiều

Khái niệm Một chiều trong kỹ thuật điện chỉ dòng điện di chuyển theo một hướng duy nhất của các hạt mang điện trong vật dẫn, như dây dẫn.

Điện một chiều thường được viết tắt là 1C (một chiều) hoặc DC (viết tắt từ tiếng Anh: 'Direct Current').

Tiến trình lịch sử

Dòng điện một chiều lần đầu tiên được tạo ra vào năm 1800 bởi pin Volta của nhà vật lý học người Ý Alessandro Volta. Mặc dù bản chất của dòng điện chưa được hiểu rõ, nhà vật lý học người Pháp André-Marie Ampère đã phỏng đoán rằng dòng điện di chuyển theo một hướng từ cực dương đến cực âm. Khi nhà chế tạo dụng cụ người Pháp Hippolyte Pixii chế tạo máy phát điện một chiều đầu tiên vào năm 1832, ông phát hiện rằng khi nam châm đi qua các vòng dây mỗi nửa vòng, dòng điện đảo chiều, dẫn đến việc phát minh ra dòng điện xoay chiều. Dựa trên gợi ý của Ampère, Pixii đã thêm bộ phận chuyển mạch để tạo ra dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều là dòng điện di chuyển theo một hướng duy nhất của các điện tích. Dòng điện này có thể được sinh ra từ các nguồn như pin hoặc tế bào năng lượng mặt trời. Nó có thể truyền qua vật dẫn như dây điện hoặc qua các vật liệu bán dẫn, cách điện, hoặc trong chân không, ví dụ như trong các chùm ion hoặc electron. Trong dòng điện một chiều, các điện tích luôn di chuyển từ cực dương của nguồn điện đến cực âm, khác với chiều của dòng điện xoay chiều và chiều dòng điện quy ước.

Đặc điểm

• Cường độ của dòng điện một chiều có thể thay đổi về mức độ nhưng không bao giờ đổi chiều.
• Dòng điện một chiều được cung cấp từ các nguồn như pin hoặc năng lượng mặt trời.
• Dòng điện đi từ cực dương của nguồn điện qua các thiết bị đến cực âm của nguồn.
• Dòng điện một chiều là dòng chuyển động của các hạt electron mang điện theo một hướng duy nhất, từ cực dương đến cực âm, hoặc chuyển động của các điện tử tự do. Bây giờ bạn đã hiểu về dòng điện một chiều, hãy cùng khám phá các đặc điểm của nó nhé.

Để đo điện áp một chiều, bạn cần sử dụng vôn kế một chiều.

Các bước để đo điện áp một chiều là:

• Kết nối vôn kế theo kiểu song song với mạch cần đo điện áp.
• Vôn kế có thể được kết nối trực tiếp với nguồn điện, trong trường hợp mạch mở.
• Đọc chỉ số trên vôn kế (hoặc vị trí kim chỉ thị).
• Lưu ý: Đảm bảo mắc cực dương của vôn kế vào cực dương của nguồn điện và cực âm vào cực âm.

Các nguồn cung cấp điện một chiều

Định nghĩa

Nguồn điện một chiều là nguồn cung cấp dòng điện một chiều, với hướng xác định. Mặc dù cường độ có thể thay đổi, giá trị của nó luôn duy trì ở một phía của trục thời gian Ox, tức là hoặc luôn dương (+) hoặc luôn âm (-), không bao giờ qua giá trị '0'. Các nguồn cung cấp điện một chiều bao gồm:

• Các loại pin và ắc quy
• Đầu ra của các bộ chỉnh lưu, biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều bằng cách sử dụng diode, cầu diode hoặc thyristor. Với yêu cầu dòng điện lớn, thường dùng thyristor.

Các đặc điểm của nguồn điện

Công suất của nguồn điện (A) là công của các lực bên ngoài thực hiện việc di chuyển các điện tích qua nguồn điện.

Suất điện động $\mathrm{\epsilon <!--\; \epsilon \; -->}$ là chỉ số phản ánh khả năng của nguồn điện trong việc thực hiện công. Đơn vị đo suất điện động là vôn (V).

$\mathrm{\epsilon <!--\; \epsilon \; -->}=\frac{A}{q}$

Ngoài suất điện động, nguồn điện còn được đặc trưng bởi điện trở trong (r) của nó.

Các cách kết hợp nguồn điện thành mạch

Bộ nguồn nối tiếp là tập hợp các nguồn điện được kết nối theo cách nối tiếp, trong đó cực âm của nguồn trước được nối với cực dương của nguồn tiếp theo bằng dây dẫn.

Suất điện động của bộ nguồn nối tiếp bằng tổng các suất điện động của từng nguồn trong bộ.

Điện trở trong của bộ nguồn nối tiếp là tổng của các điện trở trong của các nguồn điện trong bộ.

Bộ nguồn đối xứng gồm hai nguồn điện, trong đó cực âm của nguồn này được nối với cực âm của nguồn kia, hoặc cực dương của nguồn này được nối với cực dương của nguồn kia.

Suất điện động của bộ nguồn đối xứng là chênh lệch giữa suất điện động của hai nguồn.

Điện trở trong của bộ nguồn đối xứng là tổng của điện trở trong của hai nguồn.

Bộ nguồn song song là tập hợp các nguồn điện giống hệt nhau được kết nối theo cách song song.

Các nguồn điện chỉ có thể được kết nối song song nếu chúng có cùng suất điện động và điện trở trong. Khi kết nối song song, cực dương của tất cả các nguồn được nối vào một điểm chung và cực âm của chúng được nối vào một điểm chung khác.

Suất điện động của một bộ nguồn là suất điện động của từng nguồn riêng lẻ trong bộ.

Khi một bộ nguồn gồm n nguồn với điện trở trong r được kết nối song song, điện trở trong của bộ sẽ là $r_b=\frac{r}{n}$

Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng bao gồm n dãy nguồn, mỗi dãy có m nguồn nối tiếp nhau, và tất cả các dãy được kết nối song song với nhau.

Nếu $\mathrm{\epsilon <!--\; \epsilon \; -->}$ là suất điện động của mỗi nguồn, thì suất điện động của bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là ${\mathrm{ϵ<!--\; ϵ\; -->}}_b=m\mathrm{ϵ<!--\; ϵ\; -->}$

Giả sử r là điện trở trong của từng nguồn, thì điện trở trong của toàn bộ bộ nguồn sẽ được tính bằng $r_b=\frac{mr}{n}$

Ghi chú

Liên kết tham khảo

• Direct current (electronics) tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
• AC/DC: What's the Difference? Lưu trữ 2017-08-26 tại Wayback Machine – PBS Learning Media
• DC And AC Supplies Lưu trữ 2016-12-28 tại Wayback Machine – ITACA