Ai là người đã phát minh ra dòng điện pdf

Ai là người đã phát minh ra
dòng điện
Con người đã nghiên cứu về điện từ hàng ngàn năm nay, nhưng cho
đến bây giờ chúng ta vẫn chưa biết chính xác thế nào là điện. Người ta cho
rằng điện được cấu tạo từ những phần nhỏ tích điện. Theo lý thuyết này thì
điện là dòng chuyển động của các electron hay các phân tích điện khác.
Từ điện trong tiếng Anh(electricity)bắtnguồntừ tiếng HyLạp"electron".
Bạn có biết từ nàycó nghĩa là gìkhông?Nó có nghĩa là hổ phách.Từ năm 600
trướccôngnguyên những người HyLạp cổ đã biết rằng nếu cọ xát hổ pháchthì nó
có thể hútđược những mẩu giấy.Cho đến trướcnăm 1672 cũng chưa có mộttiến
bộ nào trongviệc nghiêncứu về điện. Vàonăm 1672 ông Otto Fon Gerrykkhi để
tay bên cạnh quả cầubằng lưuhuỳnh đangquay đã nhận được sự tích điệnlớn
hơn. Vào năm 1729ôngStefan Greyđã tìm ra rằng có 1 số chất, trong đó có kim
loại, cóthể dẫn điện. Nhưng chấtnhư vậy gọi là nhữngchất dẫnđiện. ângta cũng
pháthiện ra rằng những chất khác như thuỷ tinh, lưu huỳnh,hổ pháchvà sáp
khôngdẫn điện.Những chất đó được gọi là những chấtcách điện.
Bước tiến tiếp theo trong việc nghiên cứu về dòngđiện là vàonăm1733khi một
người Pháp có tên là Duy Pheytìm ravật tích điệndươngvà vậttích điệnâm, mặc
dù ôngcho rằng đó là 2loại điện khác nhau.BedzaminFranklinlà ngườiđầu tiên
thử giải thíchthế nào là dòngđiện.Theoông tất cả các chấttrong tự nhiên đều có
chứa "chất lỏng điện".Khi 2 chất vachạm vào nhau thì một số "chất lỏng" của chất
này sẽ bị lấy sangchất khác. Ngày nay chúngta nói "chất lỏng" được cấutạo từ
những điện tử mang điện tích âm. Bộ môn khoa học nghiêncứu về điệnphát triển
rầm rộ từ năm 1880khimà AlexandroVolta đã sángchế ra pin. Phát minh này đã
mang đến cho loài người nguồn năng lượng thường xuyên vàkéo theo nó tất cả
những phát minh quantrọng nhất trong lĩnhvực này.
1/Cườngđộ dòngđiện
Cường độ dòng điện quamột bề mặt đượcđịnh nghĩa là lượngđiện tích di chuyển
qua bề mặt đó trong một đơn vị thời gian. Nó thường được ký hiệu bằng chữ I,từ
chữ tiếng Đức Intensität, nghĩa là cườngđộ.Trong hệ SI, cườngđộ dòng điệncó
đơn vị ampe.

Cường độ dòng điện trungbìnhtrong mộtkhoảng thời gianđược định nghĩa bằng
thương số giữa điện lượng chuyển quabề mặt được xéttrong khoảng thời gian đó
và khoảng thời gian đang xét.
Trongđó,
I tb là cường độ dòng điện trungbình, đơn vị là A (ampe)
ΔQ là điện lượngchuyển quabề mặt được xét trong khoảng thời gianΔt, đơn vị là
C (coulomb)
Δt là khoảng thời gian đượcxét, đơn vị làs(giây)
Khi khoảng thờigian đượcxétvôcùng nhỏ, ta có cường độ dòng điện tức thời:
2/Ví dụ
Sét là một dòng điện mạnh,gồm cácion hay electrondi chuyểnbởi lực Culông giữa
các đám mây mang điện trái dấu, hoặc giữa đám mâytích điệnvà mặt đất,
Gió Mặt Trời,là các điện tích bay ra từ MặtTrời, khirơi vào khí quyển Trái Đất có
thể gâyra hiệntượng cực quang.
Dòngdi chuyểncủa các electrontrongdây kimloại khinối giữa hai điện cựccủa
một pin.
Trongđiện tử học,dòngđiệncó thể là dòngchuyểnđộng củaelectron trong dây
dẫn điện kimloại, trongcác điện trở, haylà dòngchuyển động củacác ion trong
pin, haydòngchảy của củacác hố điện tử trong vật liệu bándẫn.
Trongplasma,các electron,ion âm và dương cóthể di chuyển tự do,và sẽ di
chuyển thành dòng, khinằm trong điện trường
Trongdungdịch điện phân, cácion âm vàdươngcó thể dichuyển giữa haiđiện
cực.
Trongnước đá haymột số chất rắn điện phân, cácproton cóthể di chuyển thành
dòngđiện.
3/Dòngđiện quy ước
Dòngđiện quyước, vì lý do lịchsử,là dòng chuyển độngtương đươngcủa các điện
tích dương.Nó được đưa ra để thốngnhất quyước về chiềudòngđiện(chiều
chuyển động của cácđiện tích dương) trong các trường hợpphức tạp như:
Trongkimloại, thực tế cácproton(tích điện dương) chỉ cócác daođộngtại chỗ,

còn cácelectron(tích điệnâm)chuyển động.Chiều chuyển động củaelectron,do
đó, ngược với chiều dòng điện quyước.
Trongmộtsố môi trường dẫn điện (ví dụ trongdung dịch điện phân,plasma, ),
các hạttích điện tráidấu (ví dụ các ion âmvà dương)có thể chuyểnđộngcùng lúc,
ngược chiều nhau.
Trongbán dẫn loại p,mặc dùcác electronthực sự chuyểnđộng, dòng điện được
miêu tả như làchuyển động củacác hố điệntử tích điệndương.
4/Từ trường
Mọidòngđiện đều sinhratừ trường, theo định luật Ampere.Khi dòng điệnchạy
trong một dây dẫn điện, từ trường sinhra có dạng xoáy vòngquanhdây dẫn.
Mọidòngđiện đều chịulực tươngtác khi nằm trong từ trường. Lýdo là các điện
tích chuyển độngtrongtừ trường chịu lựcLorentz.
Hướng củalựctừ và hướng dòngđiệnđược xác địnhtheo quy tắc bàntay phải
5/Đo dòng điện
Cường độ dòng điện cóthể được đo trực tiếp bằngGavanôkế, tuy nhiên phương
pháp này đòi hỏi phải mở mạch điệnra để lắp thêm ampekế vào.
Cường độ dòng điện cóthể được đo màkhông cần mở mạch điện ra,bằngviệc đo
từ trường sinh rabởi dòngđiện.Các thiết bị đo kiểu này gồm các đầu dò hiệu ứng
Hall, các kẹp dòngvà các cuộn Rogowski.
6/ Nguyhiểm
Độ nguy hiểmcủađiện giật phụ thuộcvào cường độ dòngđiện,vào thời giandòng
điện chạy quangười, vàvào đườngđi của dòngđiện trên cơ thể người. Nói chung:
Điện trở cũngthay đổitùy người,theo giới tính, tuổi, kích thước, điều kiện sức
khỏe. Theo bảngtrên, nếu xéttrường hợp điệntrở người trong khoảng500 Ω đến
1000 Ω thìđiện ápkhoảng 20V đến 50 Vcũng đủ tạo ra dòng điện cỡ 50 mAvà
giết chếtngười.
Tần số dòng điện càngcao (trên500Hz) càng ít nguyhiểmvì dòngđiện chỉ đi
ngoài davà khônglàm co cơ bắp.Dòng điệncó tần số từ 25-100Hzlà dòng điện
nguy hiểm nhất.
Điều kiện

Điện trở khi
khô ráo
Điện trở
khi ẩm ướt
Chạm tay vàodây điện
40.000Ω -
1.000.000Ω
4.000 Ω -
15.000 Ω
Cầmvào dây điện
15.000Ω -
50.000Ω
3.000 Ω -
5.000 Ω
Cầmvào ống nước
5.000 Ω -
10.000Ω
1.000 Ω -
3.000 Ω
Chạm gan bàn tay vào đường
điện
3.000 Ω -
8.000 Ω
1.000 Ω -
2.000 Ω
Nắm chặt một tayvàoống nước
1.000 Ω -
3.000 Ω
500 Ω -
1.500 Ω

Nắm chặt hai tay vào ốngnước
500 Ω -1.500
Ω
250 Ω - 750
Ω
Nhúng tay vào nướchaychất
lỏng dẫn điệntốt
-
200 Ω - 500
Ω
Nhúng chân vào nước hay chất
lỏng dẫn điệntốt
-
100 Ω - 300
Ω
7/Ích lợi
Dòngđiện một chiều với cườngđộ cỡ mA khitruyền qua cơ thể gây nên nhữngtác
dụngsinhlý đặc biệt sau:
làm giảm ngưỡngkíchthích của sợi cơ vận động
giảm tính đáp ứng của thần kinhcảm giác do đó giảm đau
gây giãn mạch ở phầncơ thể giữa haiđiện cực
tăng cườngkhả năng dinhdưỡng của vùng códòngđiệnđi qua.
Các tác dụngcủa dòng điện qua cơ thể được ứng dụng trongchâm cứu hayđiện
châmvà làcơ sở của liệu pháp Galvani,trong đó ngườita đưadòngđiệnmộtchiều
cường độ tới hàng chụcmA vào cơ thể vàkéo dài nhiều phút. Tuy nhiên trong
những trường hợp tai biến bất ngờ, điện tác dụng lên cơ thể quá nhữngmức độ mà
cơ thể có thể chịuđựngđược.Lúcđó điện trở thành một mối nguyhiểm chosức
khoẻ vàtính mạng conngười.
Đối với những bệnh nhân khitim đã ngừng đập người ta có thể dùng liệu pháp sốc
điện để cố gắng kích thích tim đập lại với hy vọng duytrì sự sống.

8/Tốc độ dòngđiện
Dòngđiện chảy theo một hướng,nhưng các điện tích đơnlẻ trongdòngchảy này
khôngnhất thiết chuyển độngthẳng theodòng. Ví dụ như trong kimloại, electron
chuyển động zigzag, vađập từ nguyêntử này sangnguyên tử kia;chỉ nhìn trên
tổng thể mới thấy xuhướng chunglà chúng bị dịch chuyểntheo chiều của điện
trường.
Tốc độ dichuyển vĩ mô của các điện tích có thể tìm được quacôngthức: I=nAvQ
với
I là cường độ dòng điện
n làsố hạt tích điện trong một đơnvi thể tích
A là diệntíchmặt cắt của dây dẫn điện
v là tốcđộ di chuyển vĩ mô của các hạt tích điện.
Q là điện tích củamộthạt tích điện.
Ví dụ,mộtdây đồng vớidiện tích mặt cắt bằng 0.5mm2, mangdòng điệncó cường
độ 5 A, sẽ có dòngelectrondi độngvớitốc độ vĩ mô là vài millimét trên giây. Ví dụ
khác,các electronchuyểnđộng trongbóng hình của tivi theo đường gầnthẳng với
tốc độ cỡ 1/10 tốcđộ ánh sáng.
Tốc độ dichuyển vĩ mô của dòngđiện không nhất thiết phải là tốcđộ truyền thông
tin của nó. Tốcđộ truyền thôngtin của dòng điện trong dây đồng nhanhgần bằng
tốc độ ánhsáng. Đó là do, theolý thuyết điện độnglực học lượngtử, các electron
truyền tươngtác với nhauthông quaphoton, hạt chuyển động với vận tốc ánh
sáng.Sự di chuyển,có thể là chậm chạp, của một electronở một đầu dây, sẽ nhanh
chóng được biết đếnbởi mộtelectron ở đầu dây kia, thông quatương tác này.Điều
này cũnggiốngnhư khi đầu tàuhỏa chuyển động vớivậntốcnhỏ (ví dụ vài cm/s),
gần như ngay lập tức toa cuốicùng của đoàntàu cũng nhậnđượcthông tin và
chuyển động theo. Chuyểnđộngtổng thể của đoàn tàu là chậm, nhưngthông tin
lan truyền dọctheo đoàn tàurất nhanh(vào cỡ tốc độ âm thanhlan truyền dọc
theo tàu).
9/Mật độ dòng điện
Một cách tổngquát, mật độ dòng chảy bất kỳ là cường độ dòngqua đơn vị diện tích

mặtcắt vuông góc vớidòngđó,với dòngcó thể làdòngđiện, dòng nước, Đối với
dòngđiện,mậtđộ dòng được gọi là mật độ dòng điện.
Cường độ dòng tổng quátliên hệ với mật độ dòng tổng quát trên một bề mặt bấtkỳ
qua côngthức:
với
φ là cường độ dòng. Nếu dòng là dòngđiện, nóđobằng ampe
A diệntích mà dòng đi qua,đobằng mét vuông
j là mật độ dòng. Nếu dònglà dòngđiện,nóđobằng A/m2
Cũng cóthể biểudiễn mậtđộ dònglà:
với
n làsố hạt mangdòng trongmột đơn vị thể tích
x là điện tích hay khối lượng haycác tínhchất khác đang quantâm của hạt mang
dòng
u là vận tốcchuyển động vĩ mô của dònghạt
Mậtđộ dòngđiện có ýnghĩatrong thiết kế mạch điện, trong điện tử học.Các thiết
bị tiêu thụ điện thường bị nóng lên khicó dòngđiện chạyqua, và chỉ hoạt độngtốt
dướimộtmật độ dòng điện antoàn nào đấy; nếu không chúngsẽ bị nóng quá, chảy
hoặc cháy. Ngaycả trong vật liệu siêu dẫn, nơi điện năng khôngbị chuyển hóa
thành nhiệt năng, mật độ dòngđiện lớn quá cóthể tạo ratừ trường quámạnh, phá
hủy trạng thái siêu dẫn.
Các đơn vị điện từ trong SI
Tên
Ký
hiệu
Thứ
nguyên
Đại lượng đo
ămpe(đơnvị
cơ bản củaSI)
A A Dòng điện

culông C A·s
Điện tích, Điện
lượng
vôn V
J/C =
kg·m
2
·s
−3
·A
−1
Điện thế, Hiệu
điệnthế
ôm Ω
V/A =
kg·m
2
·s
−3
·A
−2
Điện trở, Trở
kháng, Điệnkháng
ôm mét
Ω·
m
kg·m
3
·s
−3

·A
−2
Điện trở suất
fara F
C/V =
kg
−1
·m
−2
·A
2
·s
4
Điện dung
faratrên mét
F/
m
kg
−1
·m
−3
·A
2
·
s
4
Điện môi
faranghịch
đảo
1/

F hay F
−1
kg·m
2
·A
−2
·s
−4
Elastance??
siêmen S
Ω
−1
=
kg
−1
·m
−2
·s
3
·A
2
Độ dẫn điện,Độ
dẫn nạp
siêmen trên
mét
S/
m
kg
−1
·m

−3
·s
3
·
A
2
Suất dẫn điện
weber
W
b
V·s =
kg·m
2
·s
−2
·A
−1
Từ thông
tesla T
Wb/m
2
=
kg·s
−2
·A
−1
Mậtđộ từ thông
ămpetrên mét
A/
m

A·m
−1
Cảm ứngtừ
ămpetrên
weber
A/
Wb
kg
−1
·m
−2
·s
2
·
A
2
Từ trở
henry H
V·s/A =
kg·m
2
·s
−2
·A
−2
Tự cảm
henry trên mét
H/
m
kg·m·s

−2
·A
−
2
Độ từ thẩm
(Phi thứ
nguyên)
- - Cảm từ