Dòng điện được quy ước là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương. Khi đó trong mạch điện có dây dẫn kim loại, electron là các hạt mang điện, dòng electron có độ lớn bằng với độ lớn của dòng diện và có chiều ngược với chiều của dòng điện trong mạch.
Cường độ dòng điện:
Cường độ dòng điện qua một tiết diện được định nghĩa là lượng điện tích di chuyển qua tiết diện đó trong một đơn vị thời gian. Nó thường được ký hiệu bằng chữ I cường độ dòng điện có đơn vị Ampere.
Cường độ dòng điện trung bình:
Cường độ dòng điện trung bình trong một khoảng thời gian được định nghĩa bằng thương số giữa điện lượng chuyển qua bề mặt được xét trong khoảng thời gian đó và khoảng thời gian đang xét.
Trong đó,
I tb là cường độ dòng điện trung bình, đơn vị là A (ampe)
ΔQ là điện lượng chuyển qua tiết diện được xét trong khoảng thời gian Δt, đơn vị là C (coulomb)
Δt là khoảng thời gian được xét, đơn vị là s (giây).
Cường độ dòng điện tức thời:
Khi khoảng thời gian được xét vô cùng nhỏ, ta có cường độ dòng điện tức thời:
Tốc độ dòng điện:
Dòng điện chảy theo một hướng, nhưng các điện tích đơn lẻ trong dòng chảy này không nhất thiết chuyển động thẳng theo dòng. Ví dụ như trong kim loại, electron chuyển động zigzag, va đập từ nguyên tử này sang nguyên tử kia; chỉ nhìn trên tổng thể mới thấy xu hướng chung là chúng bị dịch chuyển ngược chiều của điện trường.
Tốc độ di chuyển vĩ mô của các điện tích có thể tìm được qua công thức:
Với:
I là cường độ dòng điện.
n là số hạt tích điện trong một đơn vị thể tích.
A là diện tích mặt cắt của dây dẫn điện.
v là tốc độ di chuyển vĩ mô của các hạt tích điện.
q là điện tích của một hạt tích điện.
Ví dụ, một dây đồng với diện tích mặt cắt bằng 0.5 mm2, mang dòng điện có cường độ 5A, sẽ có dòng electron di động với tốc độ vĩ mô là vài mm trên giây. Ví dụ khác, các electron chuyển động trong bóng hình của tivi theo đường gần thẳng với tốc độ cỡ 1/10 tốc độ ánh sáng.
CÁC ĐỊNH LUẬT:
Định luật Ohm:
V, I và R là các đại lượng đặc trưng của định luật Ohm
Định luật Ohm nói rằng cường độ dòng điện chạy qua một điện trở tuân theo:
Với:
I là cường độ dòng điện (A)
U là hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch (V)
R là điện trở (Ω)
Định luật Watt:
Dòng điện của các vật liệu:
Điện trở:
Cuộn cảm:
Tụ điện:
MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN:
Mật độ dòng điện (ký hiệu là σ) được quy ước là dòng điện chạy qua 1 mm² tiết diện dây dẫn.
Phụ tải lâu dài của dây đồng và dây nhôm có bọc cách điện:
Đường kính, mm
Tiết diện, mm²
Dòng điện cho phép của dây đồng A
Dòng điện cho phép của dây nhôm A
Dây chảy cầu chì là dây đồng, A
0,96
0,75
13
13
4
1,1
1
16
16
6
1,4
1,5
20
16
10
1,8
2,5
27
21
15
2,25
4
35
28
20
2,75
6
45
37
25
3,5
10
65
51
35
4,5
16
86
68
50
5,6
25
115
90
60
Mật độ dòng điện có ý nghĩa trong thiết kế mạch điện, trong điện tử học. Các thiết bị tiêu thụ điện thường bị nóng lên khi có dòng điện chạy qua, và chỉ hoạt động tốt dưới một mật độ dòng điện an toàn nào đấy; nếu không chúng sẽ bị nóng quá, chảy hoặc cháy. Ngay cả trong vật liệu siêu dẫn, nơi điện năng không bị chuyển hóa thành nhiệt năng, mật độ dòng điện lớn quá có thể tạo ra từ trường quá mạnh, phá hủy trạng thái siêu dẫn.
Đo dòng điện:
Cường độ dòng điện có thể được đo trực tiếp bằng Gavano kế, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải mở mạch điện ra để lắp thêm ampe kế vào. Cường độ dòng điện có thể được đo mà không cần mở mạch điện ra, bằng việc đo từ trường sinh ra bởi dòng điện. Các thiết bị đo kiểu này gồm các đầu dò hiệu ứng Hall, các kẹp dòng và các cuộn Rogowski.
V, I và R là các đại lượng đặc trưng của định luật Ohm
