Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng chỉ độ mạnh yếu của dòng điện hay còn có thể hiểu nó dùng để chỉ số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Cùng tìm hiểu nội dung: Dụng cụ đo cường độ dòng điện là gì? Đơn vị đo là gì? Qua bài viết dưới đây của chúng minh để nắm rõ nhé.
Mục lục bài viết
1. Cường độ dòng điện là gì?
Cường độ dòng điện là đại lượng dùng để biểu thị cường độ mạnh hay yếu của dòng điện. Khi dòng điện càng mạnh thì cường độ dòng điện càng lớn, khi dòng điện yếu thì cường độ dòng điện cũng nhỏ, từ đó ta thấy cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với vận tốc dòng điện. Cường độ dòng điện tùy mạnh, yếu sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến sức khỏe con người. Với dòng điện mạnh có thể gây tử vong.
Cường độ dòng điện trung bình trong một khoảng thời gian được xác định bởi thương số giữa điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian đang xét.
Công thức tính cường độ dòng điện : Itb=ΔQ/Δt
Trong đó:
- Itb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A (ampe)
- ΔQ là điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian Δt, đơn vị là C (coulomb)
- Δt là khoảng thời gian được xét, đơn vị là s (giây)
Trong hệ SI, cường độ dòng điện có:
I=Q/t=(q1+q2+q3+…+qn)/t
2. Tìm hiểu về dụng cụ đo cường độ dòng điện và đơn vị đo cường độ dông điện:
– Biểu tượng của cường độ dòng điện:
=> Ký hiệu cường độ dòng điện là chữ (I) (Chữ I viết tắt là chữ in hoa)
– Đơn vị đo của cường độ dòng điện:
=> Đơn vị đo cường độ dòng điện là ampe (kí hiệu ampe là chữ A).
Ký hiệu là A, đơn vị đo cường độ dòng điện I trong hệ SI, được đặt theo tên của Nhà vật lý và toán học người Pháp André Marie Ampère. 1 Ampe tương ứng với dòng điện chuyển động có giá trị 6,24150948.
André-Marie Ampère (20 tháng 1 năm 1775 – 10 tháng 6 năm 1836) là nhà vật lý người Pháp và là một trong những người phát minh ra điện từ và đã xây dựng định luật mang tên ông (định luật Ampere).
– Dụng cụ đo lường của cường độ dòng điện:
=> Cường độ dòng điện được đo bằng ampe kế (đồng hồ kẹp dòng)
Cường độ dòng điện và hiệu điện thế
Mỗi tương quan giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế được coi là không thể thiếu. Nói một cách đơn giản, khi có điện áp chạy qua dây dẫn mạch thì sẽ xuất hiện dòng điện.
Tóm tắt cơ bản như sau:
Hiệu điện thế:
Khái niệm: sự khác biệt điện áp giữa hai điểm
Ký hiệu: U
Đơn vị: V – vôn
Mối quan hệ: hiệu điện thế tạo nên cường độ dòng điện, có hiệu điện thế mà không cần có cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện:
Khái niệm: tốc độ của dòng điện khi đi từ điểm này tới điểm kia
Ký hiệu: I
Đơn vị: A – ampe
Mối quan hệ: cường độ dòng điện được tạo ra bởi hiệu điện thế, không thể có cường độ dòng điện mà không có hiệu điện thế.
3. Cách tính cường độ dòng điện:
3.1. Tính cường độ dòng điện (dòng tải của thiết bị điện) theo công suất:
Ta có: Cường độ dòng điện bằng công suất tải của máy chia cho điện thế hoạt động (hiệu điện thế sử dụng), công thức như sau: I = P: U
Bên trong
- P là công suất của thiết bị điện (W)
- U điện áp (V)
- tôi là cường độ dòng điện
=> Điện áp là gì?
Với công thức này, bạn có thể áp dụng nó để tính toán hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện trong nhà bằng cách sử dụng đồng hồ đo cường độ dòng điện, đây là một sơ đồ ampe được kẹp vào dây nguồn, sau đó bạn sẽ biết dòng điện tải (cường độ dòng điện)
=> Khi đã biết I, bạn chỉ cần nhân tải dòng điện 220V ở Việt Nam để được công suất của thiết bị điện đang hoạt động.
Ví dụ: Dòng tải tủ lạnh là 0,8 A, từ đó ta sẽ tính được công suất của tủ lạnh P = U. I => 220. 0,8 = 176 W
3.2. Cường độ dòng điện không đổi:
Ta có: Cường độ dòng điện bằng điện tích chạy qua tiết diện chia cho thời gian điện tích chạy qua tiết diện có công thức như sau: I = q / t
Bên trong
- tôi : cường độ dòng điện (đơn vị Ampe – A)
- NS : điện tích chạy qua mặt cắt ngang (đơn vị Coulomb – C)
- NS : thời gian điện tích chạy qua mặt cắt (đơn vị s – giây)
3.3. Cường độ dòng điện hiệu dụng:
Ta có: Cường độ dòng điện bằng cường độ dòng điện cực đại chia cho căn bậc hai của 2, công thức cụ thể như sau: I = tôi0 / 2
Bên trong
- tôi : dòng điện hiệu dụng (Ampe – A)
- I0 : cường độ dòng điện tối đa (Ampe – A đơn vị)
4. Bài tập vận dụng:
Bài 12 (trang 55 SGK Vật Lý 9): Đặt một hiệu điện thế 3V vào hai đầu dây dẫn bằng hợp kim thì cường độ dòng điện chạy qua dầy dẫn này là 0,2A. Hỏi nếu tăng thêm 12V nữa cho hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này thì cường độ dòng điện qua nó có giá trị nào dưới đây?
A. 0,6 A
B. 0,8 A
C. 1 A
D. Một giá trị khác các giá trị trên.
Hướng dẫn giải:
Chúng ta vận dụng biểu thức định luật ôm: I=UR
* Cách 1:
Ta có:
+ Khi U=3V, I=0,2A
Điện trở của dây dẫn: R=UI=30,2=15Ω
+ Khi tăng hiệu điện thế thêm 12V nữa tức là U′=3+12=15V
Khi đó cường độ dòng điện trong mạch: I′=U′R=1515=1A
*Cách 2:
Ta có: hiệu điện thế lúc đầu là 3V, lúc sau tăng thêm 12V nên hiệu điện thế sau là 15V => tăng 5 lần so với ban đầu.
Do U tăng 5 lần nên I cũng tăng 5 lần. Khi đó I=1A.
=>Đáp án đúng là đáp án: C
Bài 13 (trang 55 SGK Vật Lý 9): Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu các dây dẫn khác nhau và đo cường độ dòng điện I chạy qua mỗi dây dẫn đó. Câu phát biểu nào sau đây là đúng khi tính thương số UI cho mỗi dây dẫn?
A. Thương số này có giá trị như nhau đối với các dây dẫn.
B. Thương số này có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng lớn.
C. Thương số này có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng nhỏ.
D. Thương số này không có giá trị xác định đối với mỗi dây dẫn.
Hướng dẫn giải:
Sử dụng biểu thức R=UI
Ta có: R=UI
B – đúng vì: thương số UI có giá trị lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng lớn
A, C, D – sai
=>Đáp án đúng là đáp án: B
Bài 14 (trang 55 SGK Vật Lý 9): Điện R1=30Ω chịu được dòng điện có độ lớn nhất là 2A và điện trở R2=10Ω chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 1A. Có thể mắc nối tiếp hai điện trở này vào hiệu điện thế nào dưới đây?
A. 80V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất 2A.
B. 70V, vì điện trở R1 chịu được hiệu điện thế lớn nhất 60V, điện trở R2 chịu được 10V.
C. 120V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chịu được dòng điện có cường độ dòng điện có cường độ tổng cộng là 3A.
D. 40V, vì điện trở tương đương của mạch là 40Ω và chiu đươc dòng điên có cường đô 1A.
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp: Rtđ=R1+R2
+ Sử dụng biểu thức định luật ôm: I=UR
Ta có:
+ Điện trở tương đương của toàn mạch: Rtd=R1+R2=30+10=40Ω
+ Do 2 điện trở mắc nối tiếp nên mạch chỉ có thể chịu được dòng điện có cường độ tối đa là I=1A
=> Hiệu điện thế giới hạn của mạch là: Ugiớihạn=I.Rtđ=1.40=40V
=>Đáp án đúng là đáp án: D
Bài 15 (trang 55 SGK Vật Lý 9): Có thể mắc song song hai điện trở đã cho ở câu 14 vào hiệu điện thế nào dưới đây?
A. 10V
B. 22,5V
C. 60V
D. 15V
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch có các điện trở mắc song song:
1Rtd=1R1+1R2
+ Vận dụng biểu thức định luật Ôm: I=UR
Hiệu điện thế giới hạn của R1 là: U1 max = I1 max.R1 = 2.30 = 60V
Hiệu điện thế giới hạn của R2 là: U2 max = I2 max.R2 = 1.10 = 10V
Vì R1 và R2 ghép song song nên U1 = U2 = U. Do vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch không được vượt quá hiệu điện thế cực đại của cả R1 và R2.
U ≤ U1 max = 60V và U ≤ U2 max = 10V
Ta chọn Umax = 10V là thỏa mãn cả hai điều kiện trên.
=>Đáp án đúng là đáp án: A
Bài 18 (trang 56 SGK Vật Lý 9):
a) Tại sao bộ phận chính của những dụng cụ đốt nóng bằng điện đều làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn?
b) Tính điện trở của ấm điện có ghi 220V – 1000W khi ấm hoạt động bình thường.
c) Dây điện trở của ấm điện trên dây làm bằng nicrom dài 2 m và có tiết diện tròn. Tính đường kính tiết diên của dây điện trở này.
Hướng dẫn giải:
+ Áp dụng biểu thức tính công suất: P=I2R=U2R
+ Sử dụng biểu thức tính tiết diện: S=πr2=πd24
+ Áp dụng công thức tính điện trở: R=ρlS
a) Những dụng cụ đốt nóng bằng điện là dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
Để nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn càng lớn thì dây phải có điện trở càng lớn, tức là điện trở suất lớn.
Vì vậy, bộ phận chính của những dụng cụ đốt nóng bằng điện đều làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn.
b) Ấm ghi 220V−1000W suy ra {Udm=220VPdm=1000W
Điện trở của ấm khi điện khi hoạt động bình thường là: R=U2dmP=22021000=48,4Ω
c)
Ta có:
+ Chiều dài của dây điện trở: l=2m
+ Điện trở suất của nicrom: ρ=1,1.10−6Ωm
+ Điện trở của dây: R=48,4Ω
+ Tiết diện của dây điện trở: S=πr2=πd24
Mặt khác, ta có: R=ρlS=ρlπd24
Ta suy ra: d=√4ρlπR=√4.1,1.10−6.2π.48,4≈2,4.10−4m
