Bạn đã từng nghe về dòng điện một chiều (DC – Direct Current) chưa? Đó là loại dòng điện được tạo ra từ nguồn điện một chiều như Pin, Ắc Quy… Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về khái niệm và tính chất của dòng điện một chiều.

Khái Niệm: Dòng Điện Một Chiều

Dòng điện một chiều là dòng chuyển động của các hạt electron mang điện theo một hướng nhất định từ dương sang âm hoặc dòng chuyển động của các điện tử tự do. Bây giờ, hãy cùng tìm hiểu về các tính chất của dòng điện một chiều.

Nếu nhìn vào hình trên, bạn có thể thấy rằng điện áp của dòng điện một chiều luôn duy trì ở mức dương và không thay đổi theo thời gian. Trong khi đó, điện áp của dòng điện xoay chiều luôn biến đổi từ dương đến 0, sau đó đến âm và ngược lại. Điều này cho thấy dòng điện một chiều có điện áp ổn định, khác với dòng điện xoay chiều có điện áp biến đổi theo một biểu đồ hình sin. Tóm lại, dòng điện một chiều (DC) là dòng chuyển động của các hạt electron luôn di chuyển theo một hướng nhất định theo thời gian, điện áp của nó không thay đổi, đối lập với dòng điện xoay chiều có điện áp luôn biến đổi.

Đơn Vị Dòng Điện

Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe (A).

Dòng điện một chiều có thể được tạo ra từ các nguồn sau:

• Sử dụng máy phát điện một chiều.
• Sử dụng thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
• Các loại pin cung cấp dòng điện một chiều.

Bản Chất Dòng Điện và Chiều Dòng Điện

Khi các điện tử tập trung với mật độ cao, chúng tạo ra điện tích và có xu hướng chuyển động về phía nơi có thiếu điện tử. Dòng điện là dòng chuyển động của các hạt mang điện như điện tử và ion. Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm (ngược với chiều chuyển động của các điện tử, từ âm sang dương).

Tác Dụng Của Dòng Điện

Khi có một dòng điện chạy qua dây dẫn điện, như thí nghiệm dưới đây:

Thí nghiệm cho thấy khi có dòng điện chạy qua, nam châm bị lệch hướng, chứng tỏ phát ra một từ trường. Khi đổi chiều dòng điện, nam châm lại lệch theo hướng ngược lại. Dòng điện cũng có thể thắp sáng bóng đèn, làm quay động cơ và biến đổi các cực của pin khi nạp.

Như vậy, dòng điện có các tác dụng như tạo ra nhiệt, cơ năng, từ trường và hoá năng.

Cấu Trúc Nguyên Tử (Electron)

Nguyên tử là cấu tạo từ các phần tử, bao gồm một hạt nhân gồm proton mang điện tích dương và neutron không mang điện tích. Xung quanh hạt nhân là các electron mang điện tích âm.

Các nguyên tử thường có trạng thái trung hoà điện, nghĩa là số proton trong hạt nhân bằng số electron bên ngoài. Tuy nhiên, khi có tác nhân bên ngoài như áp suất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, từ trường… thì các electron ở lớp ngoài cùng có thể tách khỏi quỹ đạo và trở thành electron tự do. Khi một nguyên tử mất đi electron, chúng trở thành ion dương. Ngược lại, khi một nguyên tử nhận thêm electron, chúng trở thành ion âm.

Điện Áp Một Chiều

Khi mật độ các electron tập trung không đồng đều tại hai điểm A và B, nếu ta nối một dây dẫn từ A đến B, sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp. Điều này làm cho hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp, và chênh lệch này chính là hiệu điện thế. Điện áp tại điểm A gọi là UA, điện áp tại điểm B gọi là UB. Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB, ký hiệu U hoặc E.

Đơn Vị Điện Áp

• Kilovol (KV) = 1000 Vol
• Millivolt (mV) = 1/1000 Vol
• Micrôvolt = 1/1,000,000 Vol

Điện áp một chiều là hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện qua một mạch một chiều. Để đo điện áp một chiều, có thể sử dụng voltmeter một chiều.

Các bước đo điện áp một chiều:

• Mắc voltmeter song song với mạch cần đo điện áp.
• Có thể mắc voltmeter trực tiếp với nguồn điện như mạch mở.
• Đọc chỉ số trên voltmeter.
• Lưu ý: Mắc chốt dương của voltmeter hướng đến cực dương của nguồn điện và ngược lại.

Nguồn Điện Một Chiều

Nguồn điện một chiều là nguồn điện phát ra dòng điện một chiều có chiều xác định, độ lớn có thể thay đổi nhưng luôn nằm trong một phía của trục thời gian Ox, tức là luôn dương (+) hoặc luôn âm (-) và không đi qua giá trị “0”. Các nguồn cung cấp một chiều có thể là:

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

Chúng ta đã tìm hiểu về dòng điện một chiều là gì. Trong bài viết tiếp theo, ta sẽ tìm hiểu về dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều là gì, và phân biệt sự khác nhau giữa chúng.

>>> Bạn có thể tham khảo các thông tin liên quan khác tại trang web HEFC.