Các định nghĩa Điện cơ bản

Các định nghĩa Điện cơ bản

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. Nó thường được ký hiệu bằng sexchữ I, từ chữ tiếng Đức Intensität, nghĩa là cường độ. Trong hệ SI, cường độ dòng điện có đơn vị ampe.

Cường độ dòng điện trung bình trong một khoảng thời gian được định nghĩa bằng thương số giữa điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian đang xét.

Trong đó,

• I _tb 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)

Khi khoảng thời gian được xét vô cùng nhỏ, ta có cường độ dòng điện tức thời:

Điện thế


Trong điện học, điện thế là trường thế vô hướng của điện trường; tức là građiên của điện thế là véctơ ngược hướng và cùng độ lớn với điện trường.
Cũng như mọi trường thế vô hướng, điện thế có giá trị tùy theo quy ước điện thế của điểm lấy mốc. Trong kỹ thuật điện và điện tử học, khái niệm hiệu điện thế hay điện áp thường được dùng khi so sánh điện thế giữa hai điểm, hoặc nói về điện thế của một điểm khi lấy điểm kia là mốc có điện thế bằng 0.
Như mọi trường véctơ có dạng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (ví dụ lực hấp dẫn), trường véctơ cường độ điện trường là một trường véctơ bảo toàn. Điều này nghĩa là mọi tích phân đường của véctơ cường độ điện trường E từ vị trí r₀ đến r:

đều có giá trị không phụ thuộc vào đường đi cụ thể từ r₀ đến r.
Như vậy tại mỗi điểm r đều có thể đặt giá trị gọi là điện thế:

với φ(r₀) là giá trị điện thế quy ước ở mốc r₀.
Trong hệ đo lường quốc tế, điện thế được đo bằng Volt (viết tắt là V).

Công suất


Công suất P (từ tiếng Anh Power) là một đại lượng cho biết công được thực hiện ΔW hay năng lượng biến đổi ΔE trong một khoảng thời gian T = Δt.

hay ở dạng vi phân .

Công suất trung bình
Trong hệ SI, công suất có đơn vị đo là watt (W).


Công suất cơ

Trong chuyển động đều, thời gian Δt, khoảng cách ΔS, chuyển dộng với vận tốc v dưới tác dụng của lực F thì công suất được tính:

hay
Trong chuyển động quay, thời gian Δt, góc quay Δφ, vận tốc góc ω dưới tác dụng của mômen M thì công suất là:

Công suất điện

Công suất điện tức thời với u, i là những giá trị tức thời của hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
Nếu u và i không đổi theo thời gian (dòng điện không đổi) thì .
Trong điện xoay chiều, có 3 loại công suất: công suất hiệu dụng P, công suất hư kháng Q và công suất biểu kiến S, với S = P + iQ (i: đơn vị số ảo) hay S² = P² + Q²

Điện trở


Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).

Ohm (đọc là ôm) là đơn vị đo điện trở trong SI. Đại lượng nghịch đảo của điện trở là điện thuận G được đo bằng siêmen. Giá trị điện trở càng lớn thì độ dẫn điện càng kém. Khi vật dẫn cản trở dòng điện, năng lượng dòng điện bị chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, ví dụ như nhiệt năng.
Định nghĩa trên chính xác cho dòng điện một chiều. Đối với dòng điện xoay chiều, khái niệm sự cản trở dòng điện được mở rộng ra thành trở kháng, trong đó điện trở là phần trở kháng thuần của trở kháng tổng cộng.
Đối với nhiều chất dẫn điện, trong điều kiện môi trường (ví dụ nhiệt độ) ổn định, điện trở không phụ thuộc vào giá trị của cường độ dòng điện hay hiệu điện thế. Hiệu điện thế luôn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện và hằng số tỷ lệ chính là điện trở. Trường hợp này được miêu tả theo định luật Ohm và các chất dẫn điện như thế gọi là các thiết bị ohm. Các thiết bị này nhiều khi cũng được gọi là các điện trở, như một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện, được ký hiệu với chữ R (tương đương với từ resistor trong tiếng Anh).


Công suất phản kháng


Công suất phản kháng, công suất hư kháng,công suất ảo Q là 1 khái niệm trong ngành kĩ thuật điện dùng để chỉ phần công suất điện được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, được tạo ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế u(t) và dòng điện i(t).
Khi u(t), i(t) biến đổi theo đồ thị hàm sin thì , với U, I: giá trị hiệu dụng u(t), i(t); φ là pha lệch giữa u(t), i(t).
Công suất hư kháng Q là phần ảo của công suất biểu kiến S, S = P + iQ.
Đơn vị đo Q là var (volt amperes reactive), 1 kvar = 1000 var.


Công suất hiệu dụng


Công suất hiệu dụng, công suất thực P, là phần công suất điện có thể biến đổi thành các dạng công suất khác (cơ, nhiệt, hay hóa). Đơn vị của công suất hiệu dụng P la watt (W).
Khi hiệu điện thế u(t) và cường độ dòng điện i(t) không đổi thì P = U · I.
Nếu u(t) và i(t) là những giá trị biến đổi thì P là giá trị trung bình của công suất tức thời p

Khi u(t), i(t) biến đổi theo đồ thị hàm sin thì , với U, I: giá trị hiệu dụng u(t), i(t); φ là pha lệch giữa u(t), i(t).
Công suất hiệu dụng P là phần thực của công suất biểu kiến S, S = P + iQ.

Điện dung

Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện của tụ điện một điện áp thì các bản cực này sẽ tích các điện tích trái dấu. Khoảng không gian này sẽ tích lũy một điện trường, điện trường này phụ thuộc vào một hệ số C gọi là điện dung của tụ điện.
C = dq/dU
Dung kháng của tụ điện: Xc = 1/ωC = 1/2πfC
Đối với tụ điện lí tưởng thì không có dòng qua hai tấm bản cực tức là tụ điện không tiêu thụ công suất. Nhưng thực tế vẫn có dòng từ cực này qua lớp điện môi đến cực kia của tụ điện, vì vậy trọng tụ có sự tổn hao công suất. Thường sự tổn hao này rất nhỏ và người ta thường đo góc tổn hao (tgδ) của tụ để đánh giá tụ điện.
Để tính toán, tụ điện được đặc trưng bởi một tụ điện lý tưởng và một thuần trở mắc nối tiếp nhau (đối với tụ có tổn hao ít) hoặc mắc song song với nhau (đối với tụ có tổn hao lớn), trên cơ sở đó xác định góc tổn hao của tụ.