Điện một chiều

Khái niệm Một 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) hay DC (theo viết tắt tiếng Anh: "Direct Current").

So sánh điện 1 chiều và điện xoay chiều.

Lịch sử

Nhà máy năng lượng trung tâm của Công ty điện Brush với máy phát điện một chiều tạo ra điện một chiều đê cung cấp năng lượng cho đèn hồ quang để thắp sáng đèn công cộng tại New York. Bắt đầu vận hành vào tháng 12 năm 1880 tại 133 đường West Twenty-Fifth, điện thế cao mà nó vận hành cho phép nó cung cấp năng lượng cho dây điện dài 2 dặm (3,2 km).^[1]

Dòng điện một chiều được tạo ra năm 1800 từ pin Volta của nhà vật lý học người Ý Alessandro Volta.^[2] Bản chất của việc dòng điện di chuyển đã không được tìm ra. Nhà vật lý học người Pháp André-Marie Ampère phỏng đoán rằng dòng điện đi theo một hướng từ dương tới âm.^[3] Khi nhà chế tạo dụng cụ người Pháp Hippolyte Pixii xây máy phát điện một chiều đầu tiên năm 1832, ông phát hiện ra rằng khi nam châm được sử dụng đi qua các vòng dây mỗi nửa vòng, nó đã đảo chiều dòng điện, tạo ra Điện xoay chiều.^[4] Từ gợi ý của Ampère, Pixii sau đó đã thêm bộ phận chuyển mạch để tạo ra dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều là dòng chuyển động đơn hướng của các điện tích. 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 hoặc trong chân không ví như trong các chùm ion hoặc chùm electron. Trong dòng một chiều, các điện tích chuyển động theo cùng một chiều là từ cực duơng của nguồn điện sang cực âm, khác với chiều của dòng điện xoay chiều và chiều dòng điện quy ước.

Tính chất

• Cường độ dòng điện 1 chiều có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề đổi chiều.
• Dòng điện 1 chiều được tạo ra từ các nguồn như pin, nguồn năng lượng mặt trời.
• Dòng điện đi từ cực dương của nguồn điện qua các thiết bị điện đến cực âm của nguồn điện
• Dòng điện một chiều là dòng chuyển động của các hạt electron mang điện theo chiều chuyển động một hướng nhất định từ dướng sang âm hay dòng chuyển động của các điện tử tự do. Bạn đã biết dòng điện một chiều là gì rồi phải không ạ. Bây giờ ta cùng tìm hiểu các tính chất của nó nhé.

Để đo điện áp một chiều, có thể sử dụng vôn kế một chiều.

Các bước đo điện áp một chiều:

• Mắc vôn kế song song với mạch cần đo điện áp.
• Có thể mắc song song trực tiếp vôn kế với nguồn điện như mạch phải hở.
• Đọc số (hoặc kim) chỉ thị trên vôn kế.
• Lưu ý: mắc chốt dương của vôn kế hướng đến cực dương của nguồn điện và ngược lại.

Nguồn điện một chiều

Khái niệm

Nguồn điện một chiều là nguồn điện phát ra dòng điện một chiều, dòng điện này có chiều xác định, độ lớn có thể vẫn biến thiên nhưng trị số của nó luôn nằm giới hạn trong 1 phía của trục thời gian Ox, nghĩa là hoặc luôn dương (+), hoặc luôn âm (-) và không đi qua giá trị "0". Các nguồn cấp điện một chiều có thể là:

• Các loại pin, ắc quy
• Đầu ra các bộ chỉnh lưu từ dòng xoay chiều sang dòng một chiều sử dụng diode, cầu diode hoặc thyristor. Với yêu cầu dòng điện lớn cần dùng các thyristor.

Các đại lượng đặc trưng của nguồn điện

Công của nguồn điện (A) là công của các lực lạ thực hiện làm dịch chuyển các điện tích qua nguồn điện.

Suất điện động ${\displaystyle \varepsilon }$ là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện. Đơn vị tính suất điện động là vôn(V)

${\displaystyle \varepsilon ={\frac {A}{q}}}$

Ngoài ra, nguồn điện còn được xác định bởi điện trở trong (r) của nó.

Ghép các nguồn điện thành bộ

Bộ nguồn nối tiếp

Bộ nguồn nối tiếp là bộ nguồn gồm các nguồn điện được ghép nối tiếp nhau, trong đó cực âm của nguồn điện trước được nối bằng dây dẫn với cực dương của nguồn điện sau.

Suất điện động của bộ nguồn bằng tổng các suất điện động của các nguồn có trong bộ

Điện trở trong của bộ nguồn bằng tổng các điện trở trong của các nguồn có trong bộ

Bộ nguồn xung đối

Bộ nguồn xung đối là bộ gồm 2 nguồn trong đó cực âm của nguồn điện này được nối với cực âm của nguồn điện kia hoặc cực dương của nguồn điện này được nối với cực dương của nguồn điện kia.

Suất điện động của bộ nguồn bằng hiệu suất điện động của 2 nguồn

Điện trở trong của bộ nguồn bằng tổng điện trở trong của 2 nguồn

Bộ nguồn song song

Bộ nguồn song song là bộ nguồn gồm các nguồn điện giống nhau được ghép song song với nhau.

Chỉ có thể ghép các nguồn điện song song các nguồn điện có cùng suất điện động và điện trở trong. Khi mắc các nguồn song song, cực dương của các nguồn điện được nối vào cùng một điểm và cực âm của các nguồn điện được nối vào cùng một điểm khác.

Suất điện động của bộ nguồn bằng suất điện động của mỗi nguồn.

Bộ nguồn gồm n nguồn có điện trở trong r mắc song song thì có điện trở trong là ${\displaystyle r_{b}={\frac {r}{n}}}$

Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng

Bộ nguồn hỗn hợp đối xứng là bộ nguồn gồm n dãy ghép song song với nhau, mỗi dãy có m nguồn điện giống nhau mắc nối tiếp.

Gọi ${\displaystyle \varepsilon }$ là suất điện động của mỗi nguồn, khi đó suất điện động của bộ nguồn là ${\displaystyle \epsilon _{b}=m\epsilon }$

Gọi r là điện trở trong của mỗi nguồn, khi đó điện trở trong của bộ nguồn là ${\displaystyle r_{b}={\frac {mr}{n}}}$

Chú thích

1. Mel Gorman. “Charles F. Brush and the First Public Electric Street Lighting System in America”. Ohio History. Kent State University Press. Ohio Historical Society. 70: 142.^{[liên kết hỏng]}
2. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta – grants.hhp.coe.uh.edu
3. Jim Breithaupt, Physics, Palgrave Macmillan – 2010, page 175
4. “Pixii Machine invented by Hippolyte Pixii, National High Magnetic Field Laboratory”. Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 9 năm 2008. Truy cập ngày 22 tháng 2 năm 2018.

Liên kết ngoài

• 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