Hiệu điện thế là đại lượng quan trọng để xác định mức điện áp, tính công suất và lượng điện tiêu thụ. Vậy hiệu điện thế là gì? Đơn vị và ký hiệu của nó ra sao? Làm thế nào để đo hiệu điện thế chính xác? Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về “dụng cụ đo hiệu điện thế” và những kiến thức liên quan.
Hiệu điện thế là sự chênh lệch về điện thế giữa 2 cực.
Hiệu Điện Thế Là Gì?
Hiệu điện thế, hay còn gọi là điện áp, là công của lực điện làm di chuyển điện tích giữa hai cực của nguồn điện. Nó đại diện cho nguồn năng lượng hoặc sự mất mát, sử dụng hoặc lưu trữ năng lượng. Hiệu điện thế có thể được sinh ra bởi trường tĩnh điện, dòng điện chạy qua từ trường.
Nói một cách đơn giản, hiệu điện thế biểu thị sự chênh lệch điện áp giữa hai cực của một dòng điện.
Ký Hiệu và Đơn Vị Đo Hiệu Điện Thế
Đơn vị đo hiệu điện thế là Vôn (V). Ký hiệu thường dùng là V hoặc U. Trong một số mạch điện, hiệu điện thế được ký hiệu là ∆V hoặc ∆U.
Ngoài ra, đơn vị đo hiệu điện thế còn được ký hiệu cho từng mức thấp hoặc cao như milivôn (mV) hoặc kilovôn (kV). Mối quan hệ giữa V, mV và kV như sau:
- 1mV = 0.001V
- 1kV = 1000V
Công Thức Tính Hiệu Điện Thế
Công thức cơ bản:
U = I x R
Trong đó:
- I là cường độ dòng điện (A)
- R là điện trở của vật dẫn điện (Ω)
- U là hiệu điện thế (V)
Công thức mở rộng:
VM = AM∞q
UMN = VM – VN = AMNq
Đây là những công thức được áp dụng khi hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là một đại lượng đặc trưng. Khi đó, hiệu điện thế đảm bảo khả năng thực hiện công của điện trường khi có bất kỳ điện tích nào di chuyển giữa 2 điểm đó.
Lưu ý:
- Điện thế và hiệu điện thế là đại lượng vô hướng, mang giá trị dương hoặc âm.
- Hiệu điện thế giữa 2 điểm M và N mang giá trị xác định.
- Điện thế tại một điểm trong điện trường sẽ mang giá trị phụ thuộc vào vị trí mà người dùng chọn làm gốc điện thế.
Dụng Cụ Đo Hiệu Điện Thế
Để xác định hiệu điện thế một cách nhanh chóng và chính xác, chúng ta sử dụng các dụng cụ đo hiệu điện thế. Phổ biến nhất là Vôn kế và Đồng hồ vạn năng.
Vôn kế và đồng hồ vạn năng đều có khả năng đo hiệu điện thế.
Vôn kế:
Đây là thiết bị đo điện thế quen thuộc, hoạt động dựa trên cơ chế cơ học kết hợp với màn hình hiển thị dạng vạch kim. Vôn kế được sử dụng phổ biến để đo hiệu điện thế trong các mạch điện dân dụng với mức thấp. Hiện nay, vôn kế được dùng nhiều trong giáo dục, đào tạo hoặc trong gia đình.
Đồng hồ vạn năng:
Đồng hồ vạn năng là dòng thiết bị đo điện hiện đại với ưu điểm cho kết quả chính xác. Có hai loại chính là đồng hồ kim và đồng hồ vạn năng điện tử.
Đồng hồ vạn năng có ưu điểm dễ sử dụng, cung cấp kết quả đo chính xác. Đặc biệt, đồng hồ đo vạn năng còn có khả năng đo điện đa năng như kiểm tra cường độ dòng điện, đo điện trở, tần số, điện dung…
Một số thương hiệu đồng hồ vạn năng chất lượng như Hioki, Kyoritsu, Fluke… cung cấp sản phẩm chất lượng, đo tốt, tuổi thọ cao. Một số sản phẩm được dùng nhiều như: Sanwa PM3, Hioki DT4282, Kyoritsu 1020R…
Ngoài ra, một số dụng cụ đo hiệu điện thế khác cũng được sử dụng phổ biến như Ampe kìm. Những thiết bị này cũng mang đến khả năng đo tốt để phục vụ cho công việc của thợ điện, kỹ sư điện.
Phân Biệt Hiệu Điện Thế và Cường Độ Dòng Điện
Hiệu điện thế là sự biến đổi của dòng điện giữa 2 điểm, tức là dòng điện sẽ di chuyển từ điểm này đến điểm kia.
Cường độ dòng điện đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe (A), ký hiệu là A.
Phân biệt theo mục đích kiểm tra:
- Kiểm tra cường độ dòng điện giúp xác định dòng điện mạnh hay yếu, dòng điện di chuyển nhanh hay chậm.
- Kiểm tra hiệu điện thế giúp biết được độ chênh lệch mức điện giữa hai đầu điện cực của dòng điện.
Đơn vị và ký hiệu:
- Hiệu điện thế: ký hiệu U, đơn vị V (Vôn)
- Cường độ dòng điện: ký hiệu I, đơn vị A (Ampe)
Ví dụ: Lấy điểm đầu là pin và điểm cuối là bóng đèn. Năng lượng ở cực pin sẽ hiệu hơn điểm bóng đèn. Sự khác biệt giữa pin và bóng đèn được gọi là hiệu điện thế.
Mối Quan Hệ Cường Độ Dòng Điện và Hiệu Điện Thế
Hiệu điện thế tạo nên cường độ dòng điện và ngược lại. Mối quan hệ được biểu thị như sau:
Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn: khi có cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn sẽ có tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu dây. Hiệu điện thế càng lớn thì cường độ dòng điện càng lớn. Hiệu điện thế tăng hoặc giảm bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện cũng tăng, giảm bấy nhiêu lần.
Từ sự phụ thuộc này, ta có biểu thức:
U1/U2 = I1/I2
Ví dụ: Cường độ dòng điện nhỏ hơn 3 lần hiệu điện thế tức là điện áp của dây dẫn lớn hơn gấp 3 lần so với cường độ dòng điện A.
Hiệu điện thế và cường độ dòng điện có mối quan hệ mật thiết.
Kết luận
Hiểu rõ về hiệu điện thế, đơn vị đo, cách tính và dụng cụ đo là kiến thức cơ bản và quan trọng trong lĩnh vực điện. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về “dụng cụ đo hiệu điện thế”.