Có một số phát minh đã làm thay đổi nền văn minh nhân loại. Phát minh đầu tiên là bánh xe, phát minh thứ hai là điện, phát minh thứ ba là viễn thông, và phát minh thứ tư là máy tính. Bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận cơ bản về điện. Mỗi chất trong vũ trụ này được tạo ra từ rất nhiều nguyên tử và mỗi nguyên tử có cùng số electron âm và proton dương.
Điện là gì
Chúng ta có thể nói rằng mỗi chất trung hòa có cùng số electron và proton trong đó. Các proton bất động và gắn chặt vào hạt nhân của nguyên tử. Các electron cũng liên kết với nguyên tử và quay xung quanh hạt nhân ở các mức độ riêng biệt khác nhau. Nhưng một số electron có thể chuyển động tự do hoặc có thể đi ra khỏi quỹ đạo của chúng do các tác động bên ngoài. Các electron tự do và liên kết lỏng lẻo này là nguyên nhân tạo ra điện.
Ở điều kiện trung hòa, số lượng electron và proton là như nhau trong bất kỳ chất nào. Nhưng nếu bằng cách nào đó mà số electron trong một chất trở nên nhiều hơn số proton, thì chất đó sẽ trở nên tích điện âm vì điện tích thực của mỗi electron là âm. Nếu số electron trong một chất trở nên ít hơn số proton thì chất đó trở nên tích điện dương.
Nồng độ của các electron tự do luôn cố gắng đồng đều. Đây là lý do duy nhất cho điện. Nếu hai vật dẫn tích điện trái dấu tiếp xúc với nhau, các điện tử từ vật có nồng độ điện tử cao hơn sẽ di chuyển đến vật có nồng độ điện tử thấp hơn để cân bằng nồng độ điện tử của cả hai vật. Chuyển động này của điện tích (vì electron là các hạt mang điện) là điện.
Các thuật ngữ cơ bản về Điện
Điện tích (Electric Charge): Như chúng ta đã nói trước đó rằng số lượng electron và số proton bằng nhau trong một vật thể trung hòa. Sự thay đổi số lượng điện tích âm và dương cũng bằng nhau trong một vật trung hòa vì điện tích của một electron và một proton là bằng nhau về số lượng nhưng phân cực của chúng trái ngược nhau. Nhưng vì bất kỳ lý do gì, sự cân bằng của số lượng electron và proton trong một vật thể được phân bố thì vật thể sẽ trở nên tích điện. Nếu số lượng electron nhiều hơn số proton thì vật thể trở nên tích điện âm và số lượng điện tích phụ thuộc vào số lượng electron dư thừa trong vật thể. Theo cách tương tự, chúng ta có thể giải thích sự thay đổi điện tích dương của vật thể. Ở đây số lượng electron trở nên ít hơn số proton. Điện tích dương của vật thể phụ thuộc vào sự khác biệt giữa proton và electron trong vật thể.
Dòng điện: Khi điện tích chạy từ điểm này sang điểm khác để phân bố điện tích đồng đều thì tốc độ mà điện tích chạy được gọi là dòng điện. Tốc độ này chủ yếu phụ thuộc vào sự khác biệt giữa điều kiện tích điện của hai điểm và điều kiện của đường mà điện tích chạy qua. Đơn vị của dòng điện là Ampe và nó chính là coulomb trên giây (C/s).
Điện thế: Mức độ tình trạng tích điện của một vật thể được gọi là điện thế. Khi một vật thể được sạc (tích điện), nó sẽ có khả năng thực hiện một số công việc. Điện thế là phép đo khả năng làm việc của một vật mang điện. Cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn. Điện thế có thể được hình dung là sự chênh lệch của mực nước trong hai bể nước liên kết với một đường ống. Tốc độ nước chảy từ bể có đầu cao hơn sang bể có đầu thấp hơn phụ thuộc vào chênh lệch mức của nước trong các bể chứ không phụ thuộc vào lượng nước chứa trong các bể. Theo cách tương tự, cường độ dòng điện giữa hai vật phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai vật chứ không phụ thuộc vào lượng điện tích được tích trữ trong các vật.
Điện trường: Giữa hai vật gần đặt điện tích luôn tồn tại một lực. Lực có thể là lực hút hoặc lực đẩy tùy thuộc vào bản chất của điện tích của hai vật. Khi một vật thể tích điện đi vào vùng lân cận của một vật thể tích điện khác, lực này thực tế đã trải qua. Không gian bao quanh một vật thể tích điện nơi một vật thể tích điện khác có thể chịu một lực được gọi là điện trường của vật thể kia.
Điện được tạo ra như thế nào
Có ba cách cơ bản mà chúng ta thường sản xuất điện.
Quá trình cơ điện: Khi một vật dẫn chuyển động trong từ trường và vật dẫn cắt các đường sức từ trường thì dòng điện sinh ra trong vật dẫn. Tùy thuộc vào nguyên tắc này, tất cả các máy phát điện đều hoạt động như máy phát điện một chiều, máy phát điện xoay chiều và các loại máy phát điện dynamo.
Quá trình điện hóa: Trong tất cả các loại pin điện được tạo ra do các phản ứng hóa học. Ở đây năng lượng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng điện.
Sản xuất điện ở trạng thái rắn: Đây là quá trình phát điện hiện đại nhất. Tại đây, các electron và lỗ trống tự do được tạo ra tại một điểm tiếp giáp PN và sự phân bố của các hạt mang điện tích sẽ mất cân bằng qua điểm tiếp giáp PN khi điểm tiếp giáp được chiếu ra ngoài ánh sáng. Các điện tử và lỗ trống tự do này và sự phân bố không cân bằng của chúng trên đường giao nhau gây ra dòng điện ở mạch ngoài. Pin mặt trời PV hoạt động trên nguyên tắc này.
Các loại điện
1. Khi điện năng sinh ra ở phần ứng của máy phát điện thì nó luôn xoay chiều. Điều đó có nghĩa là phân cực của điện thay đổi theo chu kỳ. Trong máy phát điện một chiều, điện sản xuất trong phần ứng được chỉnh lưu thông qua cổ góp. Trong máy phát điện xoay chiều, điện xoay chiều được tạo ra trong phần ứng được cung cấp cho mạch ngoài thông qua các vòng trượt.
2. Khi dòng điện không đổi chiều gọi là điện một chiều. Pin và pin mặt trời tạo ra điện một chiều.
Truyền tải và phân phối điện năng
Sau khi điện được tạo ra trong nhà máy điện, nó được nâng cấp từng bước lên máy biến áp để truyền tải. Việc phát điện ở cấp điện áp thấp là thiết thực và tiết kiệm. Nhưng truyền tải điện áp thấp không kinh tế. Nhưng đối với truyền tải điện, trước tiên điện năng được tạo ra sẽ được nâng lên, và sau đó sau khi truyền tải, nó được chuyển xuống từng bước máy biến áp cho mục đích phân phối điện.
Việc phát điện, truyền tải điện và phân phối điện năng thông thường với hệ thống ba pha. Truyền tải điện xoay chiều điện áp siêu cao không phải lúc nào cũng kinh tế và đó là lý do tại sao truyền tải điện một chiều đôi khi được sử dụng. Hệ thống cung cấp của các ngôi nhà có thể là AC một pha nhưng tất cả các nguồn cung cấp cho nhà ở thương mại, công nghiệp và lớn hơn đều là hệ thống ba pha.
