Điện áp, dòng điện, điện trở.

Cả 3 đại lượng: điện áp, dòng điện và điện trở này sẽ đi theo anh em xuyên suốt trong quá trình làm việc với điện- điện tử, đặc biệt là ngành pin. Vì vậy anh em cần phải nắm vững kiến thức này trước khi đi chuyên sâu nhé. Tiến Phạm sẽ giải thích và cho những ví dụ để anh em dễ hiểu, dễ hình dung.

1. Điện áp là gì?

Điện áp (Voltage): Đối với pin lithium, điện áp là sự chênh lệch giữa hai đầu cực dương (+) và cực âm (-) của pin. Thể hiện khả năng đẩy electron từ cực âm qua thiết bị tải rồi về cực dương của pin. Lực đẩy này càng mạnh thì hiệu điện thế càng cao. Đơn vị của điện áp là Voltage, ký hiệu (V)

Ví dụ: Bạn hãy tượng các hạt electron là nước trong vòi. Nếu hôm đó lực nước chảy mạnh, thì nước chảy ra sẽ nhanh hơn, nhiều hơn. Và điện áp để đẩy các hạt electron giống như là “áp lực nước” đẩy nước ra từ trong vòi.

Điện áp càng cao => áp lực đẩy các hạt điện tích càng mạnh để có thể chạy được các thiết bị công suất lớn.

Điện áp của pin lithium trong khoảng 2.5V – 4.2V, với điện áp này không đủ để chạy các thiết bị công suất lớn, do đó anh em sẽ phải ghép khối 3s, 4s để tăng điện áp. Tiến Phạm sẽ viết một bài riêng về ghép khối pin lithium.

Vì sao electron đi từ cực âm đến cực dương của pin? Đơn giản là electron mang điện tích âm (-) khi di chuyển sẽ để lại các lỗ trống (+). Các lỗ trống lúc này sẽ thay thế chổ cho nhau từ dương (+) sang âm (-).

Tiến sẽ lấy ví dụ như một dãy bàn trong một lớp học đang bị trống 1 bàn. Nếu một bạn học sinh ở bàn dưới dời lên chổ bàn trống đó, thì lúc này chổ trống sẽ xuất hiện ở phía bàn dưới. Tức là chổ trống (+) không tự di chuyển được, nhưng do electron (-) di chuyển nên chổ trống đó sẽ di chuyển theo hướng ngược lại.

2. Dòng điện là gì?

Theo lý thuyết thì dòng điện là dòng các hạt điện tích di chuyển có hướng trong vật dẫn (như dây đồng, khối nhôm, miếng kẽm, thậm chí bên trong một viên pin…)

Dòng điện có đơn vị là ampe (A).

Tiến sẽ giải thích nôm na cho anh em dễ hiểu thì dòng điện giống như một dòng nước chảy trong ống nước. Khi anh em bơm nước, lực đẩy sẽ đẩy nước đi, thì lượng nước chảy qua ống giống như dòng điện đi qua dây dẫn vậy.

Để đo được dòng điện đó bao nhiêu A thì người ta sẽ tính lượng điện tích mà dòng điện chạy qua dây trong 1 giây.

Chiều của dòng điện.

Chiều dòng điện là chiều electron mang điện tích di chuyển từ cực âm (-) sang cực (+).

Nhưng theo quy ước thì chiều dòng điện là chiều đi từ cực dương (+) sang cực âm (-), tức là ngược lại với thực tế. Quy ước này có từ thời xa xưa, khi khoa học còn chưa tiến bộ, người ta chưa biết rõ về các hạt mang điện. Nên họ đã nhầm lẫn rằng điện tích dương (+) có thể di chuyển. Nhưng trên thực tế, hạt mang điện thực sự mới là electron điện tích âm.

Tuy vậy, quy ước này cho đến nay vẫn còn sử dụng. Tiến cùng anh em cũng sẽ dùng quy ước này là chiều dòng điện nhé

=> Chiều dòng điện là chiều từ cực dương sang cực âm.

Đây chính là thứ mà làm cho các thiết bị có thể hoạt động được. Tức là các thiết bị ấy phải có dòng điện chạy qua.

3. Điện trở là gì?

Giống như tên gọi của nó.

• Điện: dòng điện
• Trở: cản trở

Vậy điện trở chính là sự cản trở dòng điện.

• Điện trở ký hiệu R (Resistance).
• Đơn vị Ω (Ohm)

Lúc nãy Tiến có ví dụ về dòng điện giống như dòng nước đang chảy trong ống nước. Vậy anh em hay thử lấy tay bóp chặt ống nước lại thì anh em sẽ nhận thấy gì?

Nước trong ống khi bị bóp lại sẽ khó chảy hơn bình thường, lượng nước đi ra ít hơn. Thậm chí ống nước ấy có thể sẽ bị vỡ nếu áp lực nước quá mạnh.

Tương tự trong dây dẫn, điện trở là thứ cản trở dòng điện đi trong dây hoặc thiết bị điện. Điện trở càng lớn sẽ làm dòng điện đi qua ít hơn.

Vậy điện trở có hại hay không?

Câu trả lời là vừa lợi cũng vừa hại. Thực ra nó rất lợi hại :))). Tiến sẽ phân tích cho anh em thấy mặt lợi và mặt hại của nó.

Có lợi:

• Kiểm soát dòng điện: Chúng ta có thể kiểm soát cường độ dòng điện thông qua điện trở. Muốn dòng điện ra bao nhiêu tuỳ ý anh em, bằng cách lắp điện trở phù hợp.
• Biến dòng điện thành nhiệt: Nói khoa học hơn thì đổi điện năng thành nhiệt năng khi đi qua một dây dẫn có điện trở nhất định. Những thiết bị cần có điện trở chính là những thứ mà vợ của anh em sử dụng hằng ngày như: nồi cơm điện, ấm đun, bếp điện, máy sấy tóc…
• Điều chỉnh tín hiệu: Ứng dụng trong mạch lọc âm thanh.

Có hại:

• Sinh nhiệt trên dây dẫn: Điện trở làm sinh nhiệt trên dây, gây nguy hiểm về cháy nổ.
• Tổn thất điện năng: Do sinh nhiệt nên anh em phải tốn thêm lượng điện không mong muốn này.
• Giảm hiệu suất: Hiệu suất điện năng giảm, tức công suất hao phí do sinh nhiệt nhiều nên công suất có ích mà anh em nhận được thấp.
• Gây sụt áp trên hệ thống.