Điện áp là gì? Cách đo điện áp, công thức & ứng dụng điện áp

Điện áp là gì? Việc nắm vững kiến thức về điện áp sẽ giúp bạn sử dụng điện một cách an toàn và hiệu quả hơn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cách đo điện áp, công thức liên quan và những ứng dụng thực tiễn của điện áp trong đời sống hàng ngày. Hãy cùng Saigon Sinco tìm hiểu trong bài viết này!

Điện áp là gì ?

Trong mạch điện, điện áp (hay còn gọi là hiệu điện thế) là đại lượng biểu thị sự chênh lệch về điện thế giữa hai điểm. Nói cách khác, điện áp chính là "sức ép" khiến dòng điện di chuyển. Điện áp cao hơn sẽ tạo ra dòng điện lớn hơn, giúp thiết bị điện tử hoạt động mạnh hơn. Điện thế tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho năng lượng điện tiềm năng của một điện tích đơn vị đặt tại điểm đó so với một điểm được chọn làm mốc (điểm có điện thế bằng 0). Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và điện thế: Hiệu điện thế giữa hai điểm chính là hiệu số giữa điện thế của hai điểm đó. Ví dụ, ở bảng điện nhà bạn có điện thế là 220V và dưới đất có điện thế là 0V, thì hiệu điện thế giữa bảng điện và mặt đất là 220V.

Điện áp là gì ?

Phương pháp​ ​​​​đo lường điện áp

• Sử dụng vôn kế (Voltmeter): Đây là thiết bị đo điện áp phổ biến nhất. Vôn kế có hai đầu nối, một đầu kết nối với điểm có điện áp cao và đầu kia kết nối với điểm có điện áp thấp. Kết quả đo sẽ hiển thị trên màn hình của vôn kế, cho biết giá trị điện áp giữa hai điểm đó. Vôn kế có thể là loại analog hoặc digital, với loại digital thường dễ đọc và chính xác hơn.

• Đồng hồ đa năng (Multimeter): Đồng hồ đa năng là thiết bị đo lường đa chức năng, cho phép đo điện áp, dòng điện và điện trở. Khi đo điện áp, người sử dụng chỉ cần đặt đồng hồ ở chế độ đo điện áp, sau đó kết nối các đầu đo với hai điểm cần đo. Đồng hồ đa năng rất hữu ích vì nó cung cấp nhiều thông tin trong một thiết bị duy nhất.

• Cảm biến điện áp: Trong các ứng dụng tự động hóa và điều khiển, cảm biến điện áp được sử dụng để theo dõi và ghi lại điện áp trong thời gian thực. Các cảm biến này thường gửi tín hiệu đầu ra đến các thiết bị điều khiển hoặc máy tính, giúp người dùng dễ dàng theo dõi tình trạng điện áp. Điều này rất quan trọng trong các hệ thống yêu cầu kiểm soát điện áp liên tục.

• Máy đo điện áp chuyên dụng: Đối với các ứng dụng công nghiệp, có những máy đo điện áp chuyên dụng được thiết kế để đo điện áp trong các hệ thống điện lớn và phức tạp. Những thiết bị này thường cung cấp các thông số chi tiết hơn, giúp kỹ thuật viên phân tích và xử lý các vấn đề liên quan đến điện áp một cách hiệu quả.

Phương pháp​ ​​​​đo lường điện áp

Công thức tính điện áp

 Định luật Ohm

 Định luật Ohm là một trong những định luật cơ bản nhất trong điện học, mô tả mối quan hệ giữa điện áp (U), dòng điện (I) và điện trở (R) trong một mạch điện.

Phương trình biểu diễn: U = I.R

Trong đó:

U: Điện áp (đơn vị: Vôn - V)

I: Cường độ dòng điện (đơn vị: Ampe - A)

R: Điện trở (đơn vị: Ôm - Ω)

Ứng dụng: Định luật Ohm được sử dụng rộng rãi trong phân tích và thiết kế mạch điện.

• Tính toán điện áp, dòng điện hoặc điện trở: Biết hai trong ba đại lượng, ta có thể dễ dàng tính được đại lượng còn lại bằng cách sử dụng định luật Ohm. Ví dụ, để xác định dòng điện chạy qua một điện trở 10Ω khi đặt vào hai đầu nó một hiệu điện thế 5V, ta có thể áp dụng công thức I = U/R = 5V/10Ω = 0.5A.

• Lựa chọn linh kiện phù hợp: Khi thiết kế mạch điện, dựa vào định luật Ohm, ta có thể tính toán và lựa chọn các linh kiện điện tử (điện trở, tụ điện, cuộn cảm…) có thông số phù hợp với yêu cầu của mạch.

Công thức tính điện áp trong mạch

Mạch nối tiếp: U = U1 + U2 + ... + Un Mạch song song: U = U1 = U2 = ... = Un

Trong đó:

U: Điện áp tổng của mạch

U1, U2, ..., Un: Điện áp trên mỗi phần tử trong mạch

Phân loại điện áp

Điện áp DC & AC: dạng sóng, đặc điểm và ứng dụng

Điện áp (hay hiệu điện thế) là sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện, được đo bằng đơn vị Vôn (V). Điện áp là động lực đẩy dòng điện di chuyển trong mạch. Có hai loại điện áp chính:

Điện áp một chiều (DC):

• Dạng sóng: Dòng điện một chiều có dạng sóng phẳng, không đổi chiều theo thời gian.

• Đặc điểm: Dòng điện di chuyển theo một chiều duy nhất, từ cực dương sang cực âm của nguồn điện.

Ứng dụng:

• Cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử sử dụng pin hoặc bộ đổi nguồn AC/DC.

• Sử dụng trong các mạch điện tử logic, điều khiển.

Điện áp xoay chiều (AC)

Dạng sóng: Dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình sin, thay đổi chiều và cường độ theo thời gian.

Đặc điểm:

• Điện áp và dòng điện đảo chiều liên tục với tần số nhất định (thường là 50Hz hoặc 60Hz).

• Có thể chuyển đổi điện áp dễ dàng bằng biến áp.

Ứng dụng:

• Lưới điện gia dụng và công nghiệp.

• Cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị điện gia dụng và công nghiệp.

Hệ thống điện áp: cao thế, trung thế, hạ thế - tiêu chuẩn và quy định

Hệ thống điện áp được phân chia thành các cấp điện áp khác nhau dựa trên mức độ điện áp, phục vụ cho các mục đích truyền tải và phân phối điện năng:

• Cao thế: Điện áp rất cao, thường từ 110kV trở lên, được sử dụng để truyền tải điện năng đường dài với tổn hao thấp.

• Trung thế: Điện áp trung bình, từ 1kV đến 110kV, được sử dụng để phân phối điện năng từ các trạm biến áp đến các khu vực tiêu thụ.

• Hạ thế: Điện áp thấp, thường dưới 1kV, được sử dụng để cung cấp điện năng trực tiếp cho các thiết bị tiêu thụ.

• Tiêu chuẩn và quy định: Mỗi quốc gia có các tiêu chuẩn và quy định riêng về hệ thống điện áp, bao gồm các thông số về điện áp danh định, tần số, an toàn điện...

• Việt Nam: Hệ thống điện áp dân dụng là 220V/50Hz.

• Một số quốc gia khác: Sử dụng hệ thống điện áp 110V/60Hz.

Điện áp định mức

Điện áp định mức là giá trị điện áp tối đa mà thiết bị điện có thể hoạt động an toàn và hiệu quả trong thời gian dài. Thông số này thường được ghi rõ trên thiết bị hoặc trong tài liệu kỹ thuật.

Vai trò:

• Đảm bảo hoạt động ổn định: Sử dụng thiết bị ở điện áp định mức giúp thiết bị hoạt động ổn định, tránh quá tải, quá nhiệt, kéo dài tuổi thọ. 

• An toàn cho người sử dụng: Tuân thủ điện áp định mức giúp ngăn ngừa nguy cơ chập điện, cháy nổ, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

  

  Phân loại điện áp

Ứng dụng của điện áp trong kỹ thuật điện

Truyền tải và phân phối điện năng: Vai trò của điện áp cao thế.

Trong lĩnh vực truyền tải và phân phối điện năng, việc giảm thiểu tối đa tổn hao điện năng trên đường dây là một yêu cầu quan trọng. Sử dụng điện áp cao thế là một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này.

Vai trò của điện áp cao thế:

• Giảm tổn hao điện năng: Tổn hao điện năng trên đường dây truyền tải tỷ lệ nghịch với bình phương điện áp. Do đó, khi tăng điện áp lên cao, tổn hao điện năng sẽ giảm đáng kể.

• Truyền tải điện năng đi xa: Sử dụng điện áp cao thế cho phép truyền tải điện năng đi xa với công suất lớn mà không cần sử dụng dây dẫn có tiết diện quá lớn, giảm chi phí và thi công.

Ví dụ: Để truyền tải một lượng điện năng xác định, nếu sử dụng điện áp 110kV sẽ có tổn hao nhỏ hơn nhiều so với sử dụng điện áp 10kV.

Điều khiển và vận hành thiết bị điện: Điện áp như tín hiệu điều khiển.

Trong lĩnh vực điều khiển và vận hành thiết bị điện, điện áp được sử dụng như tín hiệu điều khiển để thay đổi trạng thái hoạt động của các thiết bị.

Điện áp như tín hiệu điều khiển:

• Mở/đóng mạch điện: Bằng cách thay đổi mức điện áp, ta có thể điều khiển trạng thái đóng/ngắt của các thiết bị đóng cắt như công tắc, rơ le... Ví dụ, trong mạch điều khiển chiếu sáng, khi điện áp đặt vào công tắc đạt mức nhất định, công tắc sẽ đóng và đèn sáng.

• Điều chỉnh tốc độ động cơ: Thay đổi điện áp cung cấp cho động cơ điện có thể điều chỉnh tốc độ quay của động cơ. Ví dụ, trong quạt điện, việc điều chỉnh tốc độ gió thường được thực hiện bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho động cơ quạt.

Điện tử công suất: Ứng dụng điện áp trong chuyển đổi và điều chỉnh năng lượng

Điện tử công suất là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng các linh kiện bán dẫn công suất cao để chuyển đổi và điều chỉnh năng lượng điện.

Ứng dụng điện áp trong điện tử công suất:

• Chuyển đổi điện áp AC/DC: Các bộ chỉnh lưu sử dụng diode hoặc thyristor để chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC). Ví dụ, bộ đổi nguồn AC/DC trong các thiết bị điện tử gia dụng.

• Điều chỉnh điện áp DC/DC: Các bộ biến đổi DC/DC sử dụng transistor hoặc MOSFET để điều chỉnh mức điện áp một chiều. Ví dụ, bộ điều chỉnh điện áp trong máy tính xách tay, điện thoại di động.

Ứng dụng của điện áp trong kỹ thuật điện

Hiểu rõ điện áp là gì không chỉ giúp bạn sử dụng thiết bị điện một cách an toàn mà còn nâng cao hiệu quả trong công việc. Hy vọng qua bài viết, Saigon Sinco đã giúp bạn hiểu hơn về tầm quan trọng của điện áp và cách thức ứng dụng nó trong thực tế!

CTY TNHH TM XÂY LẮP CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN (SINCO ENGINEERING): 

Công Ty TNHH Thương Mại Xây Lắp Công Nghiệp SÀI GÒN Sinco - nhà sản xuất và phân phối thiết bị điện hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp tủ điện, máy biến áp và nhiều sản phẩm chất lượng khác.

• Địa chỉ: 489/9 Mã Lò, Khu phố 1, Phường Bình Hưng Hòa A, Bình Tân, Hồ Chí Minh

• Hotline: 0946556058 - 0914510058

• Email: saigonsinco@gmail.com

• Website: https://www.saigonsinco.com

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: