Điện áp – một thuật ngữ quen thuộc trong lĩnh vực điện. Nhưng bạn có biết điện áp thực sự là gì? Nếu bạn đang muốn tìm hiểu về điện áp, này sẽ cung cấp đến bạn những thông tin hữu ích.

Điện áp là gì?

Điện áp hay còn được gọi là hiệu điện thế, là một khái niệm trong vật lý, đo lường mức độ sự khác biệt về điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện. Đơn vị đo điện áp trong hệ đo lường SI (Hệ Đo Lường Quốc Tế) là volt (V).

Dòng điện di chuyển trong một dây dẫn điện, có một tính chất giống như dòng nước di chuyển trong đường ống. Trong khi dòng nước là sự di chuyển của các phân tử nước, thì dòng điện là sự dịch chuyển của các electron. Sở dĩ nước có thể di chuyển bên trong đường ống, đó là do sự chênh lệch áp suất giữa các vị trí bên trong đường ống, cụ thể là nước chảy từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp.

Điều này cũng tương tư như đối với dòng điện, để các electron có thể di chuyển trong dây dẫn, hay rộng hơn là vật dẫn điện, nó cần có sự chệnh về lực đẩy các electron di chuyển, lực này được gọi là điện thế. Sự chênh lệch điện thế giữa hai vị trí trên dây dẫn, được gọi là hiệu điện thế hay còn được gọi là điện áp.

Từ đó ta có công thức tính điện áp giữa hai điểm A và B là:

UAB = VA – VB (V)

Trong đó:

UAB là điện áp giữa hai điểm A và B, đơn vị là (V).
VA là điện thế tại điểm A đơn vị là (V).
VB là điện thế tại điểm B đơn vị là (V).

Trong thực tế ứng dụng, điện áp thường được xác định thông qua công thức sau:

U = I × R

Trong đó:

U là điện áp, đơn vị (V)
I là cường độ dòng điện, đơn vị (A)
R là điện trở, đơn vị (Ω).

Mối quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện trong một mạch điện

Mối quan hệ giữa điện áp (U) và cường độ dòng điện (I), trong một mạch điện được mô tả bởi Luật Ohm, một nguyên lý cơ bản trong điện học. Luật Ohm cho biết rằng cường độ dòng điện trong một mạch điện, tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với điện trở (R). Công thức cụ thể được biểu diễn như sau:

I = U / R

Điều này có nghĩa là khi điện áp trong mạch tăng lên, cường độ dòng điện cũng tăng, miễn là điện trở không thay đổi.

Điều này cũng có thể được diễn giải theo định luật công suất, tức là công suất (P) trong mạch được tính bằng tích của điện áp và cường độ dòng điện:

P = U * I

Điều này cho thấy rằng công suất trong mạch tăng lên khi cả điện áp và cường độ dòng điện tăng.

Mối quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện trong một mạch điện

Tìm hiểu về điện áp của điện một chiều và điện xoay chiều

Như bạn đã biết dòng điện có hai loại bao gồm dòng điện một chiều (chiều của dòng điện không đổi theo thời gian), và dòng điện xoay chiều (chiều của dòng điện thay đổi có tính chu ký, thường dòng điện sẽ thay đổi với tần số 50 (Hz).

Dù là dòng điện một một chiều hay dòng điện xoay chiều, thì điện áp vẫn là đại lượng quan trọng và nó ảnh hưởng đến các thiết bị điện, cũng như linh kiện điện tử làm việc trong hệ thống. Vậy điện áp của dòng điện một chiều (DC) và điện xoay chiều (AC) giữa chúng khác biệt như thế nào?

Điện áp của điện một chiều

Do dòng điện một chiều, di chuyển theo một chiều nhất định nó không thay đổi theo thời gian. Ta có biểu đồ điện áp của dòng điện DC là một đường thẳng song song với trục biểu thi thời gian, nó thể điện điện áp không thay đổi theo thời gian.

Các loại pin và bình acquy là những ví dụ tiêu biểu, về nguồn phát dòng điện một chiều, chúng cung cấp nhiều tùy chọn về giá trị điện áp như: 1.5V, 3V, 12V, 24V,…

Ngoài ra với một dòng điện xoay chiều ban đầu, ta có thể biến đổi thành dòng điện một chiều bằng cách, sử dụng các loại bộ chỉnh lưu.

Điện áp của điện xoay chiều

Điện xoay chiều là dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian, điện áp của điện xoay chiều được thể hiện trên biểu đồ điện áp, dưới dạng một đường hình sin, chạy dọc theo trục thời gian, giá trị điện áp thay đổi theo hàm sin(x).

Điện áp của dòng xoay chiều sẽ thay đổi như sau, ban đầu điện áp từ 0 V theo thời gian nó tăng lên giá trị cực đại, sau đó giảm xuống 0 V và tiếp tục giảm xuống giá trị cực tiểu, sau đó từ giá trị cực tiểu lại tăng dần đến 0 V. Toàn bộ quá trì trên ứng với 1 chu kỳ làm việc của dòng điện xoay chiều.

Hệ thống điện dân dụng của Việt Nam, là điện xoay chiều với điện áp là 220V có tần số là 50 Hz. Điều này đồng nghĩa trong 1 dây dòng điện này thực hiện được 50 chu kỳ thay đổi chiều của dòng điện).

Tại một số quốc gia họ sử dụng điện xoay chiều với tần số là 60 Hz ví dụ như Mỹ, Canada, Đài Loan,…

Dòng điện AC được tạo ra từ các nhà máy phát điện, sau đó được nâng cao điện áp trước khi được truyền tải thông qua hệ thống đường dây dẫn điện, điều này nhằm mục đích giảm hao phí điện trong quá trình truyền tải. Trước khi dòng điện được đưa vào sử dụng, nó được biến đổi một lần nữa để có mức điện áp phù hợp, với các thiết bị điện đó là 110 V hoặc 220 V với tần số 50 Hz hoặc 60 Hz (phụ thuộc vào hệ thống lưới điện của từng quốc gia và khu vực).

Đo lường điện áp

Đo lường điện áp là một trong những công việc quan trọng, đối với các hệ thống điện hoặc thiết bị điện. Nó có thể được thực hiện thường xuyên, nhằm kiểm tra và đánh giá tình trạng kỹ thuật của thể bị và hệ thống, hoặc việc đo lường điện áp chỉ thực hiện khi thiết bị hay hệ thống phát sinh sự cố. Lúc này việc đo điện áp nhằm mục đích tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc phục.

Để đo lường điện áp, cần có những thiết bị chuyên dụng để thực hiện công việc này, có thể là voltmeter hoặc multimeter. Dưới đây là các bước cơ bản để đo lường điện áp:

Chuẩn bị thiết bị đo: Lựa chọn thiết bị đo phù hợp, điều chỉnh lại chế độ sử dụng với đúng loại dòng điện cần đo, chế đo điện áp một chiều thường được ký hiệu (V-), đối với thang đo điện áp xoay chiều có ký hiệu (V~). Ngoài ra cần lựa chọn thiết bị đo có dải đo rộng hơn, giá trị điện áp cần đo.
Kết nối đúng: Kết nối dây đo của voltmeter hoặc multimeter đúng cách vào mạch điện cần đo. Đầu dương (+) của đầu đo được kết nối với điểm cần đo điện áp dương, và đầu âm (-) của đầu đo được kết nối với điểm cần đo điện áp âm.
Đọc giá trị: Đọc giá trị điện áp trên màn hình hiển thị của voltmeter hoặc multimeter. Đảm bảo đơn vị đo điện áp được chọn đúng, như V (Volt) hoặc mV (millivolt) tùy thuộc vào mức độ điện áp cần đo.

Trong quá trình đo lường điện áp, luôn tuân thủ các quy tắc an toàn điện. Đảm bảo rằng bạn đang làm việc trong điều kiện an toàn, không tiếp xúc trực tiếp với các điện áp nguy hiểm và tuân thủ hướng dẫn sử dụng của thiết bị đo.

An toàn điện áp

An toàn điện áp là một yếu tố quan trọng, khi làm việc với hệ thống hoặc các thiết bị điện. Dưới đây là một số nguyên tắc cơ bản, để đảm bảo an toàn khi làm việc với điện áp:

Hiểu và tuân thủ các quy định an toàn: Đảm bảo bạn hiểu và tuân thủ các quy định an toàn điện áp, của quốc gia và ngành công nghiệp mà bạn đang làm việc. Điều này bao gồm việc tuân thủ các tiêu chuẩn, quy tắc và quy định liên quan đến việc sử dụng, lắp đặt và bảo vệ hệ thống điện.
Sử dụng thiết bị bảo hộ hoặc vật liệu cách điện: Sử dụng các thiết bị bảo hộ như mũ bảo hiểm, găng tay cách điện, áo bảo hộ và kính bảo hộ khi làm việc với điện áp cao.
Đảm bảo thiết bị an toàn: Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ các thiết bị điện như công tắc, ổ cắm, bộ điều khiển và thiết bị đo, để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách và không gây nguy hiểm.
Ngắt nguồn điện trước khi làm việc: Trước khi tiến hành bất kỳ công việc nào liên quan đến sửa chữa, bảo trì hoặc lắp đặt thiết bị điện, hãy đảm bảo rằng nguồn điện đã được ngắt hoàn toàn và được xác nhận là an toàn.
Đào tạo và giáo dục: Đảm bảo mọi người làm việc với điện áp được đào tạo về an toàn và hiểu rõ các quy định và quy tắc an toàn khi làm việc với điện.

Lưu ý rằng đây chỉ là một số nguyên tắc cơ bản, không thay thế được hướng dẫn và quy định chi tiết của các tổ chức và cơ quan có thẩm quyền. Luôn luôn tuân thủ các quy tắc an toàn cụ thể, đồng thời chủ động tìm hiểu về quy định an toàn điện áp, được áp dụng trong khu vực và ngành công nghiệp của bạn.

Những chia sẻ về được điện áp của mình, xin được dừng lại tại đây. Tất cả những vấn đề liên quan đến bài viết như: Đóng góp ý kiến, những câu hỏi cần được giải đáp,… Mời quý bạn đọc để lại ở phần bình luận. Xin chân thành quý bạn đọc đã dành thời gian cho bài viết.