Điện là gì? Hiểu đúng về dòng điện, điện áp và công suất

1. Giới thiệu nhanh

“Điện” là một khái niệm rộng — trong điện tử học, chúng ta quan tâm đến sự chuyển động có kiểm soát của các điện tích (chủ yếu electron) trong vật dẫn. Khái niệm cơ bản cần nắm: điện áp (voltage), dòng điện (current)công suất (power).

2. Dòng điện — Current (I)

Ký hiệu: I • Đơn vị: Ampere (A). Dòng điện là lượng điện tích Q đi qua tiết diện dây dẫn trong thời gian t: I = Q / t.

Loại dòng: DC (1 chiều — ví dụ pin), AC (xoay chiều — ví dụ điện lưới).

Ví dụ thực tế

Nguồn 12 V cấp cho điện trở 6 Ω → dòng I = 12/6 = 2 A. Đây là phép tính đơn giản ứng dụng định luật Ohm (bài tiếp theo sẽ trình bày chi tiết).

3. Điện áp — Voltage (V)

Ký hiệu: V • Đơn vị: Volt (V). Điện áp là hiệu thế giữa hai điểm, tương tự áp lực đẩy electron di chuyển. Nếu ví điện như nước thì điện áp giống như áp suất nước.

4. Công suất — Power (P)

Công suất là tốc độ tiêu thụ hoặc chuyển đổi năng lượng điện: P = V × I (Watt). Ứng dụng: biết V và I, ta biết thiết bị tiêu thụ bao nhiêu năng lượng/giây.

Các dạng công thức hữu ích

Nếu bạn biết R: P = I² × R hoặc P = V² / R. Dùng những biểu thức trên để tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở — rất quan trọng khi chọn thông số linh kiện (tránh quá tải).

5. Minh họa đồ thị

Đính kèm biểu đồ minh họa quan hệ V vs I với vài giá trị điện trở (R). Bạn có thể tải ảnh gốc do tôi vẽ:

Đồ thị V vs I cho các điện trở khác nhau

6. Ví dụ ứng dụng

  1. Tính điện trở đánh hạn cho LED: Để tránh dòng quá lớn qua LED, ta dùng điện trở kéo. Ví dụ LED 2V, nguồn 5V, dòng mong muốn 15 mA → R = (5-2)/0.015 ≈ 200 Ω.
  2. Tính công suất tỏa trên điện trở: Nếu R=200Ω, I=15mA → P = I²R ≈ 0.045 W → chọn resistor 0.125 W là đủ nhưng nên chọn 0.25W hoặc 0.5W để an toàn (derating).

7. Bài tập nhỏ

Cho nguồn 9 V, nối với điện trở R = 330 Ω. Tính I và P trên điện trở.

Gợi ý: I = V/R = 9/330 ≈ 0.0273 A (27.3 mA). P = V×I = 9 × 0.0273 ≈ 0.246 W.

Kết luận

Hiểu chính xác khái niệm dòng điện, điện áp và công suất là nền tảng để phân tích mạch và chọn linh kiện đúng. Ở bài tiếp theo (Định luật Ohm) chúng ta sẽ đào sâu công thức V=IR, các phép biến đổi và ví dụ ứng dụng.

Tài liệu tham khảo

  • Thomas L. Floyd, Electronics Fundamentals, Pearson.
  • Robert L. Boylestad & Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson.