Đơn vị Ampe

Đơn vị Ampe được định nghĩa như thế nào, ứng dụng ra sao và các vấn đề thường gặp xung quanh đơn vị này

Ký hiệu: A (ampere)

Thường gọi là: Am-pe

Mã UN/CEFACT: AMP

Độ lớn theo SI: 1 A

Định nghĩa đơn vị Ampe là gì?

Ampe hay viết tắt là “A” là đơn vị đo cường độ dòng điện trong dây dẫn đặc trưng cho sự mạnh hay yếu của dòng điện, số lượng điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian, nếu như dòng điện càng nhanh thì cường độ dòng điện càng manh và ngược lại. Một Ampe tương ứng với dòng chuyển động của 6,24150948x10¹⁸  hạt điện tử ( có tổng điện tích là 1 culông ) đi qua một diện tích dây dẫn trong mỗi giây.

Nói cách khác : 1 Ampe = 1 culông/giây
Công thức theo ký hiệu: 1A=1C/s.
 

Nguồn gốc tên gọi đơn vị Ampe ?

-Ampe được đặt theo tên của nhà vật lý người Pháp Andre Marie Ampere (1175-1836) ông đã đặt nền móng cho lý thuyết điện từ hiện đại, để vinh danh đóng góp của ông quốc tế đã đặt tên cho đơn vị đo cường độ dòng điện là “Ampe”.
-Ký hiệu cường độ dòng điện “A” được định nghĩa từ năm 1946.
 

Công thức tính cường độ dòng điện theo Ampe từ định nghĩa

Ampe đước tính theo công thức:Trong đó:

• I: là cường độ dòng điện (đo bằng đơn vị Ampe - ký hiệu A).
• q: lượng điện dịch chuyển qua dây (đo bằng đơn vị Cu lông - ký hiệu C).
• t: thời gian lượng điện di chuyển (đo bằng đơn vị giây - ký hiệu là s).

Tính toán cường độ dòng điện Ampe theo định luận Ôm (Ohm theory)

Định luật Omh cho biết, cường độ dòng điện có thể tính được nếu biết điện trở và hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch:

• V là hiệu điẹn thế hai đầu đoạn mạch (đo bằng Volt - V )
• R là điện trở của đoạn mạch (đo bằng Ôm - Ω )
• I là cường độ dòng điện chạy qua mạch ( đo bằng Ampe - A )

Chúng ta thấy có vẻ tiện lợi vì các đồng hồ đo điện bây giờ dễ dàng đo được được điện trở, hiệu điện thế. Tuy nhiên, về mặt học thuật. Ampe nằm trong 7 đơn vị SI có nghĩa là các đơn vị Volt, Omh đều là thứ cấp. Khi đo đạc và tính toán chính xác người ta sẽ dựa trên các cách làm chính xác hơn và thường sẽ phức tạp hơn.

Ứng dụng của Ampe ?

Đơn vi Ampe được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống là một trong những đơn vị đo lường quan trọng nhất trong ngành điện và điện tử.

Trong ngành điện lực, đơn vị ampe được sử dụng để đo lường và kiểm soát dòng điện trong hệ thống lưới điện, máy biến áp, máy phát điện và các thiết bị khác.

Ampe sử dụng trong điện tử:

Ampe được sử dụng để đo lường điện tử trong mạch điện tử như là mạch điện tử máy tính, điện thoại, và một số thiết bị điện tử khác.

Dụng cụ để đo Ampe là gì?

Để xác định cường độ dòng điện, chúng phải cần những dụng cụ đo dòng điện được gọi là “ampe kế”. Ampe kế chia làm hai loại theo các sử dụng là Ampe kế can thiệp và ampe kế không can thiệp.

Ampe kế can thiệp

Ampe kế can thiệp là thiết bị đo chuyên dụng để đo cường độ dòng điện được mắc trực tiếp nối tiếp trong mạch. Ký hiệu của ampe kế can thiệp trong mạch điện như sau:

Ampe kế khung quay

Cấu tạo Ampe kế: Bộ phận chính là một cuộn dây dẫn, có thể quay quanh một trục nằm trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây được gắn với kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Một lò xo xoắn kéo cuộn và kim về trị số không khi không có dòng điện.

Nguyên lý hoạt động của ampe kế dựa trên hiện tượng tạo ra từ trường tương tác giữa dòng điện và một nam châm hoặc cuộn dây có cấu trúc cố định.

Ampe kế sắt từ

Ampe kế sắt từ là một loại ampe kế được cấu tạo từ hai thanh sắt non nằm bên trong một ống dây. Một thanh được cố định còn thanh kia gắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Khi cho dòng điện qua ống dây, dòng điện sinh ra một từ trường trong ống. 

Đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng là thiết bị chuyên dùng để đo cường độ dòng điện và các đại lượng khác dựa trên hoạt động của các mạch điện tử va kỹ thuật số. Người dùng muốn đo cường độ dòng điện bằng thiết bị này cần phải đặt chức năng phù hợp cho nó. Thiết bị này cũng có thể dùng để đo dòng điện xoay chiều và cũng cần được lựa chọn chức năng thích hợp.

Ampe kế nhiệt

Ampe kế nhiệt ( thermal ammeter hoặc hot-wire ammeter) hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng nhiệt điện. Khi dòng điện chạy qua một vật dẫn, nó sẽ tạo ra một lượng nhiệt nhất định. Ampe kế nhiệt sử dụng hiệu ứng này để đo cường độ dòng điện. Ampe kế nhiệt bao gồm một thanh kim loại mảnh và dài được cuộn lại giống một lò xo xoắn, còn đầu kia gắn với một kim chuyển động trên nền một thước hình cung. Khi dòng điện chạy qua thanh kim loại, thanh sẽ nóng lên đến nhiệt độ cân bằng và giãn nở nhiệt, đẩy đầu quay tự do. Góc quay thể hiện vị trí kim trên thước đo, tương ứng với cường độ dòng điện.

Ampe kế không can thiệp

Ampe kế không can thiệp là một loại dụng cụ dùng để đo cường độ dòng điện nhưng không mắc nối tiếp vào mạch điện.

Ampe kìm

Ampe kìm là một loại ampe kế không can thiệp dùng để đo cường độ dòng điện xoay chiêucủa một thiết bị điện khi sử dụng. Thiết bị này được sử dụng bằng cách kẹp Ampe kìm vào 1 dây cấp nguồn cho thiết bị điện và giá trị của cường độ dòng điện I sẽ hiện lên màn hình của ampe kìm.

 

Ý nghĩa độ lớn bé của cường độ dòng điện trong cuộc sống?

Độ lớn bé của cường độ dòng điện ảnh hưởng đến sự an toàn của con người

Cường độ dòng điện giúp mọi người hiểu về mức nguy hiểm của một hệ thống hoặc thiết bị điện. Nếu dòng điện rất lớn( cao hơn ngưỡng an toàn ), có thể gây cháy nổ và thậm trí nguy hiểm đến tính mạng, ngược lại nếu dòng điện quá bé dẫn tới các thiết bị hoạt động không được ổn định. Ta cần nắm một số ngưỡng sau đây đối với dòng điện chạy qua cơ thể con người:

• Dưới 0.001A thường không tạo ra cảm giác với con người.
• Từ 0.001 đến 0.007A trong khoảng này tạo ra cảm giác tê nhẹ không gây ảnh hướng đến con người.
• Trên 0.007A sẽ gây ra co giật cơ.
• Trên 0.03A sẽ gây nguy hiểm đến tính mạng.

Độ lớn bé của dòng điện tiêu thụ bởi thiết bị

Ta cần nắm được cường độ dòng điện của các thiết bị ta dùng. Khi bạn biết về cường độ dòng điện của một thiết vị bạn dễ dàng có thể lựa chọn được thiết bị để phù hợp với mục đích sử dụng của mình mà tránh không mua phải thiết bị tiêu tốn quá nhiều năng lượng. Ta nắm được cường độ dòng điện để lựa chọn dây dẫn phù hợp.
Độ lớn bé của dòng điện cũng quyết định hiệu suất năng lượng. Độ lớn bé của dòng điện quyết định đến khả năng tiêu thụ điện trên đường dây dẫn điện, nếu cường độ dòng điện lớn thì tiêu tốn nhiều năng lượng và ngược lại.Ví dụ thực tế trong cuộc sống.

• Các ổ cắm điện dân dụng 220V loại tròn cũng chỉ chịu được dòng điện tối đa 16A là an toàn, tiêu thụ lớn hơn có thể gây sinh nhiệt ổ cắm và gây nguy cơ hỏa hoạn.
• Điều hòa nhiệt độ 12000BTU cần dòng 5.9A 220V xoay chiều để hoạt động
• Sạc điện thoại là có ghi 0.5A., 2A, 3A nhưng đó là dòng cấp cho điện thoại ở đầu ra của củ sạc, dòng tiêu thụ của nó trên đầu cấp 220V nhỏ hơn nhiều. Với củ sạc đầu ra 3A thì đầu vào là 0.07A 220V mà thôi
• Dây dẫn điện có ghi 5 li (mi li mét vuông) thì sẽ chịu tải an toàn là 30A khi chôn trong tường. Nói chung người ta hay tính nhẩm mỗi li vuông là 6A (khi sử dụng điện 220V dân dụng).
• Máy hàn điện hồ quang có đầu ra cỡ chưa đên 40V nhưng có thể tạo ra dòng điện từ 40 đến 150A

Cách nhẩm cỡ dây điện ra dòng điện an toàn

• 2C l;à 2 lõi
• 6.0SQmm là thiết diện ngang lõi đồng là 6 mi-li-met vuông (SQmm là viết tắt cua squared milimeter)
• Ta gọi tắt là dây 2 lõi 6 ly.
• Cường độ dòng điện nhẩm trung bình mỗi ly là 6 Ampe, vậy dây trên chịu cỡ 30A
• Nhẩm công suất mỗi ly 1320W chịu tải (220V x 6A)  , dây trên chịu tải 6 x 1320 = 7920W 

Trên đây chỉ là cách nhẩm có tính đến an toàn, tức là tính hụt đi so với khả năng của dây, các bạn cần tra bảng để biết chính xác vì nó liên quan đén sự tỏa nhiệt khi đi dây trong tường.

Một số Ampe của các hiện tượng tự nhiên

• Trong cơn mưa cường độ dòng điện của một tia sét phóng ra ước tính 30 ngàn Ampe trung bình, cá biệt có thể lên đến 300.000A cực kì nguy hiểm khi không may gặp phải.
• Cá đuổi điện có thể phóng ra điện áp từ 10 đến 220Vôn, cường độ dòng điện không vượt quá 1 ampe trong thời gian ngắn nên vẫn có thể gây bất tỉnh cho con người.

Bảng quy đổi đơn vị đo Ampe và các đơn vị khác

• Một am-pe ( A ) bằng 1000 mi-mi-am-pe (mA)
• Một mi-li-am-pe (mA ) bằng 1 phần ngàn (0,001) Am-pe (A)
• Một ki-lo-am-pe (kA) bằng 1000 Am-pe (A)
• Một am-pe (A) bằng 1 phần ngàn (0,001) ki-lo-am-pe (kA)
• Một mi-cờ-rô-am-pe (μA ) bằng 1 phần triệu (0,000001) am-pe (A)
• Một am-pe (A) bằng 1 triệu (1.000.000) mi-cờ-rô-am-pe (μA)

Cường độ dòng điện trong thơ ca Việt Nam

Mặc dù cường độ dòng điện là một khái niệm vật lý, được đo bằng Ampe, nhưng cái vui là, nó xuất hiện khá nhiều trong thơ Việt Nam, đặc biệt thơ tình.

Trích đoạn 1:

Dòng điện nào đưa anh đến bên em
Cũng đi qua muôn ngàn điện trở
Em có lúc thờ ơ hay mắc cỡ
Hay bởi vì cảm kháng cuộn dây

Trích đoạn 2:

Nếu anh là dòng điện I vôn
Em sẽ là quả bóng đèn cần điện
Và mẹ em biến trở của dây dòng
Trời sinh ra để cản đường dòng điện
Và bố em cầu dao điện thế
Nếu khi cần ông sẽ ngắt I ngay
Và như thế hậu quả sẽ khôn lường
Đèn sẽ tắt và điện thì sẽ chết
Và anh ước sao anh không là dòng điện
Mà chỉ là pin con thỏ em ơi
Và khi đó không còn gì ngăn cản
Bởi vì pin đâu có trở để ngăn dòng
Và khi đó cầu dao không tác dụng
Bóng đèn em lại sáng rực màu trăng
Nếu anh em là cảm kháng của nguồn
Thì chị em tất nhiên là dung kháng
Và khi đó triệt tiêu cho tất cả
Cộng hưởng rồi mọi trở sẽ bằng không
Nếu ông em là một điện trở nguồn
Thì I tăng R sẽ giảm
Và khi đó không còn gì ngăn cản
Để cho dòng khỏi chập mạch em ơi
Anh sẽ đến bên em không gì cản nổi
Bởi vì anh là dòng điện I vôn

Trích đoạn 3:

Nếu em là điện tử
Anh - Điện thế rất cao
Để dòng diện qua mau
Đưa tình đi muôn hướng

Và còn rất nhiều bài văn thơ khác có bóng dáng dòng điện trong đó. Mong là cụ Am-pe người Pháp sẽ rất vui khi được dùng tên tuổi của cụ để đặt cho một đại lượng nhiều cảm hứng đến thế này.