Cường độ dòng điện là đại lượng quen thuộc trong vật lý biểu thị cho sức mạnh của dòng điện. Đại lượng này là cơ sở tính toán, xây dựng các hệ thống điện, thiết bị điện trên toàn cầu. BTB Electric xin gửi tới bạn bài viết về cường độ dòng điện: ký hiệu, đơn vị tính, công thức tính toán và cách đo lường.
Khái niệm cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện là lượng điện tích di chuyển qua một tiết diện trong một đơn vị thời gian. Đại lượng này biểu thị cho độ mạnh – yếu của dòng điện.
Cường độ dòng điện có ký hiệu là I (viết tắt của chữ tiếng Pháp Intensité, nghĩa là cường độ). Đơn vị là A (ampe) trong hệ SI. Ngoài ra có các đơn vị khác như μA (1A = 1,000,000μA); mA (1A = 1,000mA); 1kA (1kA = 1,000A),…
Trong cuộc sống, cường độ dòng điện có tính quan trọng bậc nhất trong việc xây dựng, vận hành nên hệ thống điện. Trên bề mặt các thiết bị điện đều có ghi ngưỡng dòng điện hoạt động. Các thành phần trong hệ thống như dây điện, thiết bị điện, ổ cắm,… cần tương thích với nhau đều dựa một phần vào cường độ dòng điện. Ví dụ:
- Cường độ dòng điện của các thiết bị điện sinh hoạt thường từ 1A tới 125A.
- Cường độ dòng điện của các thiết bị điện công nghiệp, thương mại thường từ 16A cho tới 6300A
Công thức tính toán cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện có thể được tính toán dựa trên nhiều đại lượng liên quan, phổ biến nhất là theo điện lượng và theo hiệu điện thế.
Dựa trên điện lượng
Công thức tính toán cường độ dòng điện không đổi là:
Trong đó:
- I là cường độ dòng điện không đổi, đơn vị là A (ampe)
- Q là điện lượng đi qua tiết diện dây dẫn, đơn vị là C (coulomb)
- t là khoảng thời gian điện lượng di chuyển qua, đơn vị là s (giây)
Công thức tính toán cường độ dòng điện trung bình là:
Trong đó:
- Itb là cường độ dòng điện trung bình
- ΔQ là điện lượng di chuyển qua tiết diện trong khoảng thời gian Δt
- Δt là khoảng thời gian tính toán
Công thức tính cường độ dòng điện tức thời là:
Dựa trên hiệu điện thế
Theo Định luật Ohm, công thức tính toán cường độ dòng điện là:
Trong đó:
- U là hiệu điện thế, đơn vị là Volt (V)
- R là điện trở, đơn vị là Ohm (Ω)
Trong thực tế, tính toán dòng điện trong mạch 1 pha hoặc 3 pha sẽ cần thêm hằng số (3 với mạch 3 pha) và hệ số công suất cosφ.
Công thức tính toán cường độ dòng điện tức thời theo Định luật Watt là:
Trong đó:
- P là công suất tiêu thụ, đơn vị là Watt (W)
- U là hiệu điện thế
- R là điện trở
Xem thêm: Eddy Current là gì? Hướng dẫn phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy
Những cách đo cường độ dòng điện trong mạch
Hiện nay có một số dụng cụ có chức năng đo cường độ dòng điện trong mạch là:
- Ampe kế: Dụng cụ chuyên dùng đo dòng điện phổ biến nhất.
- Đồng hồ đo đa năng: Dụng cụ này ngoài đo dòng điện có thể đo hiệu điện thế, tần số,…
- Ampe kìm: Dụng cụ đo điện dùng kìm kẹp trực tiếp vào dòng điện để đo lường. Dụng cụ này đồng thời có thể đo nhiều đại lượng khác.
- Các dụng cụ khác: đầu dò hiệu ứng Hall, kẹp dòng và cuộn Rogowski.
Việc đo lường cường độ dòng điện được dùng để tính toán dòng điện trong mạch, nhận biết dòng điện rò rỉ, sửa chữa thiết bị điện, bảo trì và bảo dưỡng hệ thống điện.
Đọc thêm: Dòng điện Fuco là gì? Tác hại và biện pháp khắc phục
Các hiện tượng gắn liền với cường độ dòng điện
Trong thực tế, có nhiều hiện tượng liên quan tới việc cường độ dòng điện bị thay đổi, ảnh hưởng xấu tới hệ thống:
- Quá tải điện: Cường độ dòng điện vượt ngưỡng quy định (thường cao hơn trong khoảng 100% – 500%), nguyên nhân do dòng khởi động của thiết bị hoặc thiết bị hoạt động quá công suất. Hiện tượng này gây nóng, hư hỏng hoặc cháy thiết bị điện.
- Ngắn mạch điện: Dòng điện di chuyển với khoảng cách ngắn hơn thông thường, dẫn tới thời gian di chuyển ngắn đi làm cường độ dòng điện tăng cao đột ngột, có thể gấp hàng nghìn lần thông thường. Hiện tượng này có thể gây cháy, nổ thiết bị điện.
- Rò rỉ điện: Một phần dòng điện di chuyển chệch khỏi đường dây và đi ra ngoài. Cường độ dòng điện trong hiện tượng này khá thấp, chưa tới 1A nhưng chỉ cần 30mA cũng có thể làm giật điện nguy hiểm.
- Hồ quang điện: Là quá trình phóng điện tự lực giữa hai điện cực, đi kèm là ánh sáng lớn và tỏa nhiệt mạnh. Khi đó, cường độ dòng điện trong mạch sẽ khá lớn và có thể gây đoản mạch.
Có thể thấy cường độ dòng điện là đại lượng tiêu biểu trong ngành điện, xuất hiện trong mọi mặt và liên quan mật thiết tới đời sống. Nhận diện được đại lượng này cùng phương pháp tính toán, đo lường sẽ giúp bạn chọn và sử dụng các thiết bị điện hiệu quả, an toàn hơn. Tìm hiểu thêm về các thuật ngữ ngành điện khác tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/
