Physic Labs

Điện học – Từ học

Cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện cho biết điện lượng đi qua tiết diện dây dẫn trong mỗi giây; dòng điện quy ước có chiều từ cực dương sang cực âm ở mạch ngoài.

Trong kim loại, các electron tự do chuyển động có hướng khi có điện trường. Dòng điện quy ước được định nghĩa theo chiều chuyển động của điện tích dương, vì thế ngược chiều trôi trung bình của electron. Mạch kín duy trì dòng điện nhờ nguồn điện.

I=ΔQΔt(steady current: I=Qt),1 A=1 C/sI=\frac{\Delta Q}{\Delta t}\quad(\text{steady current: } I=\frac{Q}{t}),\qquad 1\,\mathrm A=1\,\mathrm{C/s}

Định nghĩa: Cường độ dòng điện

II là cường độ dòng điện, đo bằng ampe (A); ΔQ\Delta Q là điện lượng đi qua tiết diện trong khoảng thời gian Δt\Delta t. Dòng điện càng lớn thì trong cùng một thời gian có càng nhiều điện tích đi qua. Trong dây dẫn kim loại, hạt tải điện là electron; trong dung dịch điện phân, cả ion dương lẫn ion âm đều góp phần tải điện.

So sánh dòng điện quy ước và chiều trôi electron; điều chỉnh dòng, tiết diện, mật độ hạt tải và thời gian để xem các quan hệ định lượng.

Dòng điện và tốc độ trôi

Trong mô hình đơn giản của dây kim loại, I=n∣q∣AvdI=n|q|Av_d, với nn là mật độ hạt tải, AA là tiết diện và vdv_d là tốc độ trôi trung bình. Vì vậy, dòng điện có thể lớn dù electron trôi khá chậm: trong dây đồng thông thường, vận tốc trôi nhỏ hơn rất nhiều tốc độ lan truyền tín hiệu điện.

Ví dụ: Điện lượng qua dây

Dòng điện không đổi 0.400.40 A chạy trong 3.03.0 phút. Tính điện lượng đi qua một tiết diện dây.

Lời giải

Đổi t=180t=180 s. Q=It=0.40×180=72Q=It=0.40\times180=72 C.

Dòng điện là đại lượng có hướng quy ước, nhưng trong các công thức mạch cơ bản II thường biểu thị độ lớn. Với dòng biến thiên, tỉ số ΔQ/Δt\Delta Q/\Delta t trên một khoảng dài chỉ là dòng điện trung bình; dòng tức thời được xác định bằng tốc độ biến đổi điện lượng tại thời điểm ấy. Nếu tiết diện dây tăng mà mật độ hạt tải và tốc độ trôi không đổi, nhiều hạt đi qua mỗi giây hơn nên I=n∣q∣AvdI=n|q|Av_d tăng tỉ lệ với diện tích.

Trắc nghiệm nhanh

Trong 2 s có 6 C điện tích đi qua tiết diện dây. Cường độ dòng điện là:

Trong dây kim loại, electron chuyển động trôi trung bình theo chiều nào so với dòng điện quy ước?

Tài liệu tham khảo

  1. Young, Freedman (2019). University Physics