Điện theo một định nghĩa đơn giản là một dạng năng lượng mà ta có thể dùng chuyển đổi sang động năng, nhiệt năng, ánh sáng ... Điện tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng sấm sét - một hiện tượng được tạo ra bởi sự chênh lệch điện cực giữa 2 vùng khác nhau.
Vào khoảng thế kỷ 18, con người đã có thể tự tạo ra điện bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng tựu trung lại các phương pháp ấy đều dựa trên việc chuyển đổi động năng thành điện năng, và phương pháp này vẫn còn được dùng phổ biến cho đến tận ngày nay. Ở quy mô nhỏ, ta có thể dễ dàng tìm thấy ở các bộ dynamo xe đạp, hay cơ chế tự sạc điện của xe hơi ...
Và cho dù điện được sản xuất ở đâu với bất kì phương pháp nào, điện luôn có 3 thuộc tính cơ bản nhất, đó là: dòng điện, hiệu điện thế và công suất.
Vào khoảng thế kỷ 18, con người đã có thể tự tạo ra điện bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng tựu trung lại các phương pháp ấy đều dựa trên việc chuyển đổi động năng thành điện năng, và phương pháp này vẫn còn được dùng phổ biến cho đến tận ngày nay. Ở quy mô nhỏ, ta có thể dễ dàng tìm thấy ở các bộ dynamo xe đạp, hay cơ chế tự sạc điện của xe hơi ...
Và cho dù điện được sản xuất ở đâu với bất kì phương pháp nào, điện luôn có 3 thuộc tính cơ bản nhất, đó là: dòng điện, hiệu điện thế và công suất.
Dòng điện - Current : Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện. Về bản chất, các hạt mang điện tích âm e- (electron) sẽ xuất phát từ cực âm của dòng điện và đi về cực dương. Tuy nhiên, theo quy ước, chiều của dòng điện trong một mạch điện được quy định sẽ đi ra từ cực dương của nguồn điện và đi vào cực âm của nguồn điện đó - dòng điện này được gọi là dòng điện 1 chiều (Direct Current - DC).
Ở một số mạch điện, cực âm của mạch thường được biết đến như điểm nối đất - GND.
Ở một số mạch điện, cực âm của mạch thường được biết đến như điểm nối đất - GND.
Trong suốt chương trình ta chỉ làm việc chủ yếu với các linh kiện điện tử, vì vậy khái niệm dòng điện xoay chiều (Alternating Current - AC) sẽ không được đề cập đến.
Đế xác định được độ mạnh hay yếu của dòng điện, người ta đưa ra khái niệm cường độ dòng điện.Cường độ dòng điện qua một bề mặt được định nghĩa là lượng điện tích di chuyển qua bề mặt đó trong một đơn vị thời gian. Kí hiệu của cường độ dòng điện là I và được đo bằng đơn vị Ampere (A).
Đế xác định được độ mạnh hay yếu của dòng điện, người ta đưa ra khái niệm cường độ dòng điện.Cường độ dòng điện qua một bề mặt được định nghĩa là lượng điện tích di chuyển qua bề mặt đó trong một đơn vị thời gian. Kí hiệu của cường độ dòng điện là I và được đo bằng đơn vị Ampere (A).
Hiệu điện thế - Voltage : Hiệu điện thế hay điện áp là sự khác biệt về điện thế giữa một điểm cực dương và một điểm cực âm trong mạch điện. Đơn vị đo lường của hiệu điện thế là vols (V). Trong một mạch điện, hiệu điện thế càng lớn thì tốc độ của dòng điện trong mạch càng nhanh. Ta có thể dễ dàng biết được hiệu điện thế trong mạch bằng cách sử dụng đồng hồ đo điện.
Công suất - Power : Công suất là một đại lượng cho biết tỉ lệ chuyển đổi năng lượng từ điện năng sang một dạng năng lượng khác. Đơn vị đo lường của công suất là watts (W). Ví dụ như một bóng đèn có công suất là 100W sẽ sáng hơn một bóng đèn 60W vì trong một đơn vị thời gian, bóng đèn 100W có thể chuyển đổi được nhiều điện năng thành ánh sáng hơn so với bóng đèn 60W.
Trong điện tử, công suất được tính bởi công thức:
Power (W) = Voltage (V) × Current(A)
Định luật Ohm
Georg Simon Ohm (1789 - 1854) là một nhà vật lý và toán học người Đức. Ông là người đã tìm ra được mối tương quan giữa cường độ dòng điện (I), điện trở (R) và hiệu điện thế (V) và về sau người ta đã lấy tên ông để đặt cho định luật này. Định luật Ohm được phát biểu như sau:
Hiệu điện thế, V, trên hai đầu vật dẫn luôn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện, I, với hằng số tỷ lệ, R, không phụ thuộc vào hiệu điện thế (tại một điều kiện môi trường, ví dụ nhiệt độ, ổn định):
Voltage (V) = Current (I) × Resistance (R)
Một trong những cách giúp ta ghi nhớ định luật Ohm đó là sử dụng tam giác Ohm
Dựa theo tam giác này, ta dễ dàng suy luận được cách tính các giá trị khác:
V = I × R
I = V ÷ R
R = V ÷ I
Vai trò của định luật Ohm trong thực tiễn
Định luật Ohm giúp ta có thể linh động trong việc điều phối các giá trị cần thiết để vận hành một thiết bị điện như giảm hiệu điện thế khi cần thiết, tăng cường độ dòng điện ...
Ví dụ với một đèn LED, thông thường sẽ yêu cầu cấp nguồn khoảng 1.7V và cường độ dòng điện dao động trong khoảng 5mA đến 20mA, tuy nhiên nguồn ra mặc định của Arduino là 5V. Nếu ta cắm LED trực tiếp vào nguồn sẽ gây cháy đèn này, do đó ta phải tìm cách hạ hiệu điện thế của nguồn vào để đảm bảo an toàn cho thiết bị. Vấn đề này sẽ được đề cập chi tiết ở các bài tiếp theo.
Công suất - Power : Công suất là một đại lượng cho biết tỉ lệ chuyển đổi năng lượng từ điện năng sang một dạng năng lượng khác. Đơn vị đo lường của công suất là watts (W). Ví dụ như một bóng đèn có công suất là 100W sẽ sáng hơn một bóng đèn 60W vì trong một đơn vị thời gian, bóng đèn 100W có thể chuyển đổi được nhiều điện năng thành ánh sáng hơn so với bóng đèn 60W.
Trong điện tử, công suất được tính bởi công thức:
Power (W) = Voltage (V) × Current(A)
Định luật Ohm
Georg Simon Ohm (1789 - 1854) là một nhà vật lý và toán học người Đức. Ông là người đã tìm ra được mối tương quan giữa cường độ dòng điện (I), điện trở (R) và hiệu điện thế (V) và về sau người ta đã lấy tên ông để đặt cho định luật này. Định luật Ohm được phát biểu như sau:
Hiệu điện thế, V, trên hai đầu vật dẫn luôn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện, I, với hằng số tỷ lệ, R, không phụ thuộc vào hiệu điện thế (tại một điều kiện môi trường, ví dụ nhiệt độ, ổn định):
Voltage (V) = Current (I) × Resistance (R)
Một trong những cách giúp ta ghi nhớ định luật Ohm đó là sử dụng tam giác Ohm
Dựa theo tam giác này, ta dễ dàng suy luận được cách tính các giá trị khác:
V = I × R
I = V ÷ R
R = V ÷ I
Vai trò của định luật Ohm trong thực tiễn
Định luật Ohm giúp ta có thể linh động trong việc điều phối các giá trị cần thiết để vận hành một thiết bị điện như giảm hiệu điện thế khi cần thiết, tăng cường độ dòng điện ...
Ví dụ với một đèn LED, thông thường sẽ yêu cầu cấp nguồn khoảng 1.7V và cường độ dòng điện dao động trong khoảng 5mA đến 20mA, tuy nhiên nguồn ra mặc định của Arduino là 5V. Nếu ta cắm LED trực tiếp vào nguồn sẽ gây cháy đèn này, do đó ta phải tìm cách hạ hiệu điện thế của nguồn vào để đảm bảo an toàn cho thiết bị. Vấn đề này sẽ được đề cập chi tiết ở các bài tiếp theo.
Blogger Comment
Facebook Comment