Phân biệt dòng điện một chiều và xoay chiều

Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều
Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều được ký hiệu là DC, là dòng điện chạy liên tục theo một hướng. Dòng điện một chiều có độ lớn và chiều không đổi nên tần số của dòng điện một chiều bằng không. Các điện tử trong dòng điện một chiều chuyển từ mật độ điện tử cao sang mật độ điện tử thấp.

Dòng điện chạy trong đèn pin hoặc thiết bị khác chạy bằng pin là dòng điện một chiều.

Một số đặc tính của điện một chiều như sau:

  • Cường độ dòng điện có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề thay đổi chiều
  • Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm
  • Dòng DC được tạo ra từ nguồn pin, ắc quy, tế bào quang điện năng lượng mặt trời

Dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều được ký hiệu là AC, là một loại dòng trong đó hướng của dòng electron chuyển đổi qua lại theo những khoảng thời gian hoặc chu kỳ đều đặn. Khi nói đến điện xoay chiều ta thường nhắc đến tần số và chu kỳ.

Dòng điện chạy trong đường dây điện và dòng điện thông thường trong gia đình phát ra từ ổ cắm trên tường là dòng điện xoay chiều. Dòng điện tiêu chuẩn được sử dụng ở Mỹ là 60 chu kỳ/giây (tức là tần số 60 Hz); ở Việt Nam và hầu hết các khu vực khác trên thế giới, tốc độ là 50 chu kỳ mỗi giây (tức là tần số 50 Hz.).

Một ưu điểm của dòng điện xoay chiều là thay đổi điện áp của dòng điện tương đối rẻ. Hơn nữa, sự mất mát không thể tránh khỏi của năng lượng xảy ra khi dòng điện được truyền qua một khoảng cách dài là nhỏ hơn nhiều so với dòng điện một chiều.

Sự khác nhau giữa dòng điện một chiều và xoay chiều

Trong dòng điện xoay chiều, dòng điện đổi chiều theo chu kỳ trong khi dòng điện một chiều không đổi hướng, nó chảy theo một hướng đều đặn. Các electron trong AC liên tục thay đổi hướng của nó – lùi và tiến, trong DC các electron chỉ chuyển động theo một hướng – đó là hướng về phía trước.

  • Tần số của AC là 50 Hz hoặc 60 tùy thuộc vào quốc gia, DC có tần số bằng 0. Dòng điện xoay chiều có tần số cho biết chiều của dòng điện thay đổi bao nhiêu lần trong khi dòng điện một chiều thay đổi tần số bằng không vì nó không đổi chiều dòng điện.
  • Hệ số công suất của AC là 0 đến 1, trong khi DC là không đổi.
  • Dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi máy phát điện trong khi dòng điện một chiều được tạo ra bởi tế bào quang điện, máy phát điện và pin.
  • Tải AC có thể là điện dung, cảm ứng hoặc điện trở nhưng tải trên DC luôn là điện trở.
  • Đồ thị dòng điện một chiều có một đường thẳng thể hiện cường độ và hướng không đổi trong khi dòng điện xoay chiều có thể là sóng hình sin, sóng vuông hoặc sóng tam giác.
  • AC chuyển đổi thành DC bằng cách sử dụng một thiết bị có tên chỉnh lưu trong khi DC chuyển đổi thành AC có tên biến tần.
  • AC được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và điện tử tiêu dùng như: Tủ đông, Máy làm mát, máy giặt, đèn, quạt…Trong khi DC được sử dụng trong các thiết bị điện tử và các thiết bị nhỏ như đồng hồ, máy tính xách tay, điện thoại di động, cảm biến…
  • AC an toàn để chuyển khoảng cách xa hơn ngay cả giữa hai thành phố và duy trì nguồn điện. DC không thể di chuyển trong một khoảng cách rất xa vì nó làm mất năng lượng.

Tại sao điện xoay chiều không thể được lưu trữ trong pin?

Điều quan trọng là phải hiểu rằng pin không lưu trữ năng lượng trực tiếp trong chúng. Chúng lưu trữ năng lượng điện dưới dạng năng lượng hóa học. 

Nếu nối cực dương của nguồn AC với cực dương của pin và cực âm của nguồn AC được nối với cực âm của pin, dòng điện bắt đầu chạy. Tuy nhiên, điện AC thay đổi cực của nó và không có nguồn cung cấp năng lượng thực tế. Điều này là do nửa chu kỳ dương hủy bỏ nửa chu kỳ âm. Nếu quá trình này tiếp tục, nó có thể làm hỏng pin. Do đó, dòng điện một chiều được lưu trữ trong tế bào hoặc pin, nhưng không thể lưu trữ dòng điện xoay chiều.

Ưu điểm của AC so với DC là gì?

Sau đây là những ưu điểm của dòng điện xoay chiều so với dòng điện một chiều:

AC ít tốn kém hơn và dễ tạo ra hơn DC.

Khoảng cách truyền tải AC xa hơn nhờ có thể bị tăng hoặc giảm cường độ dòng điện bởi máy biến áp. Máy biến áp đặt trên cột điện ngoài đường, không phải ở nhà máy điện. Chúng thay đổi điện áp rất cao thành điện áp thấp hơn thích hợp cho các thiết bị gia dụng của bạn, như đèn và tủ lạnh.

Tổn thất công suất trong quá trình truyền tải ở điện xoay chiều ít hơn khi so với điện một chiều.

Tại sao việc sử dụng điện áp xoay chiều được ưu tiên hơn điện áp một chiều?

Có hai lý do tại sao việc sử dụng điện áp xoay chiều được ưu tiên hơn điện áp một chiều:

Sự mất mát năng lượng trong quá trình truyền tải ở điện áp xoay chiều ít hơn khi so sánh với điện áp một chiều và điều này làm cho việc lắp đặt nó dễ dàng khi các máy biến áp ở khoảng cách xa.

Điện áp xoay chiều có ưu điểm là nó có sóng và tần số theo yêu cầu.

Dạng sóng của dòng điện xoay chiều

Các loại dạng sóng AC

Nếu điện áp trong mạch xoay chiều được vẽ biểu đồ theo thời gian, bạn có khả năng nhìn thấy một số dạng sóng khác nhau như sóng hình sin, sóng vuông (khi nó duy trì ở mức cực đại trong vài giây trước khi trở về 0), sóng tam giác (khi nó có tốc độ quay không đổi), sóng răng cưa (sóng tam giác không đối xứng), v.v. Tuy nhiên, sin là dạng sóng phổ biến nhất và AC trong hầu hết các tòa nhà có dây nguồn có điện áp dao động ở dạng sóng sin.

Dòng điện một chiều có sóng hình sin, sóng vuông, sóng tam giác
Dòng điện một chiều có sóng hình sin, sóng vuông, sóng tam giác

Đặc điểm dạng sóng AC

Khoảng thời gian (T)

Tổng lượng thời gian mà một dạng sóng thực hiện để lặp lại chính nó hoặc lặp lại một chu kỳ của nó được gọi là khoảng thời gian. Bạn cũng có thể nói tổng thời gian mà dạng sóng thực hiện để hoàn thành một chu kỳ hoàn chỉnh của nó được gọi là khoảng thời gian.

Tần số (f)

Tốc độ mà dạng sóng lặp lại chính nó được gọi là tần số hoặc bạn có thể nói số lần dạng sóng lặp lại trong một giây được gọi là tần số. Đơn vị Si là Hertz

f = 1 / T

Biên độ

Độ lớn của tín hiệu được gọi là biên độ

Dòng điện AC và DC được sử dụng ở đâu?

Ví dụ về sử dụng dòng điện xoay chiều

Do tính hiệu quả về mặt chi phí, hầu hết các truyền tải điện cao áp đều sử dụng dòng điện xoay chiều. Điều này có nghĩa là tất cả đèn và thiết bị gia dụng mà chúng ta có trong nơi ở của mình đều được cung cấp năng lượng bởi dòng điện xoay chiều.

Mỗi quốc gia trên thế giới đã thiết lập điện áp dân dụng và tần số xoay chiều, nằm trong khoảng từ 110V đến 240V và 50Hz đến 60Hz. 

Dòng điện xoay chiều cũng có thể được tìm thấy trong động cơ xoay chiều, một loại động cơ điện dựa vào dòng điện xoay chiều để biến chuyển động của các electron thành cơ năng. Các ứng dụng phổ biến nhất của động cơ AC là trong hệ thống bơm thủy lực, quạt, điều hòa không khí và băng tải. 

Ví dụ về sử dụng dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Động cơ DC thường được sử dụng trong thang máy, máy hút bụi, máy khâu, công cụ, xe điện, đèn pin và các thiết bị nhỏ. Nếu thiết bị cần nguồn điện liên tục, dòng điện một chiều là lựa chọn tốt nhất. 

Ngày nay,  tầm quan trọng của dòng điện một chiều chủ yếu nằm ở nguồn điện mà nó cung cấp cho các thiết bị điện tử hiện đại sử dụng pin, chẳng hạn như điện thoại di động và máy tính xách tay, có bộ sạc được thiết kế để chuyển đổi AC từ ổ cắm thành DC để sạc pin. DC cũng được sử dụng trong đèn LED và pin mặt trời.

Tại sao cơ thể con người cảm thấy bị điện giật?

Điều này là khá thú vị để biết. Dòng điện xâm nhập vào bên trong cơ thể qua da. Lớp ngoài cùng của biểu bì da được cấu tạo bởi một vật liệu protein gọi là keratin.

Keratin cung cấp khả năng chống lại dòng điện cao nhất. Sau lớp thượng bì, chúng ta có các tuyến mồ hôi và sau đó là các mạch máu. Các tuyến mồ hôi và mạch máu này cấu tạo bởi nhiều ion khác nhau, là chất dẫn điện tốt. Do đó, các mạch máu và tuyến mồ hôi có khả năng chống lại dòng điện đi qua.

Bây giờ câu hỏi được đặt ra, làm thế nào dòng điện đến và đi qua cơ thể.

Trả lời câu hỏi trên, lớp ngoài cùng của biểu bì da hoạt động như một chất điện môi, các mô và tuyến mồ hôi bên trong hoạt động giống như một bản tụ điện và miếng kim loại mang dòng điện hoạt động như một bản tụ điện khác. Do hiệu ứng điện dung này, dòng điện đi qua cơ thể. Điện áp thay đổi nhanh chóng cho phép nhiều dòng điện đi qua cơ thể hơn.

Dòng điện nào nguy hiểm hơn, AC hay DC?

Có những lập luận ủng hộ cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều. Những lập luận này dựa trên các thí nghiệm và nghiên cứu được thực hiện trên con người (bao gồm cả nam giới và phụ nữ) và các chuyên gia trong ngành có kinh nghiệm làm việc với cả hai loại dòng điện.

Lập luận ủng hộ dòng điện một chiều

Những nạn nhân từng bị điện giật với dòng điện một chiều cho biết họ không thể rút tay lại vì dòng điện một chiều chạy liên tục. Hiệu ứng này tương tự như chuông cửa điện được cung cấp với dòng điện một chiều. Do đó, người ta tin rằng cú sốc dòng điện một chiều nguy hiểm hơn.

Trong khi đó, đối với dòng điện xoay chiều, người bị điện giật có thể rụt tay lại khi dòng điện về không. Do đó, người ta tin rằng cú sốc dòng điện xoay chiều ít nguy hiểm hơn dòng điện một chiều.

Lập luận ủng hộ dòng điện xoay chiều

Khi người đó bị điện giật, trọng tâm của người đó là thoát khỏi nó và cứu mạng sống. Điều gì đang xảy ra bên trong cơ bắp không thể biết được.

Theo Charles Dalziel thí nghiệm trên nam giới và phụ nữ, cơ bắp co lại liên tục trong trường hợp bị điện giật với dòng điện một chiều. Trong khi trong trường hợp của dòng điện xoay chiều, một người bị điện giật sẽ trải qua một loạt các hoạt động co cơ. Hàng loạt các cơn co cơ gây ra những tổn thương rất nghiêm trọng cho các cơ.

Do đặc tính điện dung của da khi tiếp xúc với dây dẫn mang dòng điện, nhiều dòng điện hơn có thể đi qua cơ thể nếu điện áp thay đổi nhanh chóng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng điện áp tăng lên gấp hai lần thì cường độ dòng điện tăng lên gấp bảy lần.

Ngưỡng “cho qua” dòng điện DC cao hơn ngưỡng “cho phép” AC. Cần có thêm dòng điện một chiều để tạo ra hiệu ứng tương tự như dòng điện xoay chiều.

Những lập luận này không chỉ dựa trên các thí nghiệm được thực hiện trên nam giới và phụ nữ mà còn được nghiên cứu về mặt y học. Do đó, lập luận ủng hộ dòng điện xoay chiều là đúng.

Bây giờ, có thể tóm tắt rằng Dòng điện AC nguy hiểm hơn Dòng điện một chiều. Không nên sợ điện, nhưng phải nhớ rằng cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều có thể gây nguy hiểm cho cơ thể con người và các biện pháp an toàn phải được cân nhắc khi làm việc với bất kỳ loại điện nào.

Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên lắp điện năng lượng mặt trời, Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn tốt nhất, cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.

Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện

Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội

Liên hệ: 0973.356.328

Rate this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

  • Liên Hệ 0973.356.328