Cách đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 7: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 7
• Đề Kiểm Tra Vật Lí Lớp 7
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 7
• Giải Vở Bài Tập Vật Lí Lớp 7
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 7
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 7

Giải Bài Tập Vật Lí 7 – Bài 27: Thực hành: Đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối với đoạn mạch nối tiếp giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Họ và tên: ……………………… Lớp: ………………

1. Điền từ thích hợp vào chỗ trống:

a. Đo cường độ dòng điện bằng ampe kế

Đơn vị của cường độ dòng điện là ampe, kí hiệu là A.

Mắc nối tiếp ampe kế vào đoạn mạch sao cho chốt [+] của ampe kế được mắc về phía cực dương của nguồn điện.

b. Đo hiệu điện thế bằng vôn kế.

Đơn vị của hiệu điện thế là vôn, kí hiệu là V.

Mắc hai chốt của vôn kế trực tiếp vào hai điểm của mạch để đo hiệu điện thế giữa hai điểm đó, sao cho chốt [+] của nó được nối về phía cực dương của nguồn điện.

2. Đo cường độ của dòng điện đối với đoạn mạch nối tiếp.

a] Vẽ sơ đồ cho mạch điện hình 27.1a vào khung dưới đây:

b] Kết quả đo:

c] Nhận xét:

Trong đoạn mạch nối tiếp, dòng điện có cường độ bằng nhau tại các vị trí khác nhau của mạch: I1 = I2 = I3

3. Đo hiệu điện thế đối với đoạn mạch nối tiếp

a] Vẽ sơ đồ mạch điện tương tự hình 27.2 vào khung dưới đây, trong đó vôn kế được mắc để đo hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ2.

b] Kết quả đo:

c] Nhận xét:

Đối với đoạn mạch gồm hai đàn mắc nối tiếp, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế trên mỗi đèn: U13 = U12 + U23

Bài C1 [trang 76 SGK Vật Lý 7]: Quan sát hình 27.1a và 27.1b để nhận biết hai bóng đèn được mắc nối tiếp.

Hãy cho biết trong mạch điện này, ampe kế và công tắc được mắc như thế nào với các bộ phận khác?

Lời giải:

* Nhận biết cách mắc nối tiếp các thiết bị điện: hai thiết bị mắc nối tiếp kế cận nhau chỉ có một điểm chung và liên tục giữa hai cực của nguồn điện [hay pin].

* Do vậy:

+ Trong mạch điện 27.l a ta thấy: Dây dẫn 1 nối tiếp cực + của pin với ampe kế [1], nối tiếp với bóng đèn 1 rồi nối tiếp dây dẫn điện [2], nối tiếp với bóng đèn [2], nối tiếp với dây dẫn điện [3], nối tiếp với cái ngắt điện K, cuối cùng là nối tiếp vào cực [-] của pin.

[Mạch điện hở vì cái ngắt điện K ở vị trí ngắt mạch, lúc này số chỉ của ampe kế là 0, đèn không sáng].

Bài C2 [trang 76 SGK Vật Lý 7]: Hãy mắc mạch điện theo hình 27.la và vẽ sơ đồ mạch điện này vào bản báo cáo.

Lời giải:

→ Khi đóng cái ngắt điện [công tắc] K các đèn sáng và ampe kế chỉ khác 0.

→ Đọc và ghi số chỉ ampe kế ở vị trí 1 vào bảng báo cáo, và lần lượt ghi kết quả thực hành khi ampe kế ở vị trí 2, 3 theo yêu cầu của bài.

Bài C3 [trang 77 SGK Vật Lý 7]: Hoàn thành nhận xét 2c trong bản báo cáo

Lời giải:

Nhận xét: Trong đoạn mạch nối tiếp, dòng điện có cường độ bằng nhau tại các vị trí khác nhau của mạch I1 = I2 = I3

Bài C4 [trang 77 SGK Vật Lý 7]: Hoàn thành nhận xét 3c trong bản báo cáo

Lời giải:

Nhận xét: Đối với đoạn mạch, gồm hai đèn mắc nối tiếp, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hai hiệu điện thế trên mỗi đèn.

U13 = U12 + U23

Đáp án:

Giải thích các bước giải:

1/. Cường độ dòng điện

    – Dòng điện càng mạnh thì cường độ dòng điện càng lớn.

    – Cường độ dòng điện kí hiệu bằng chữ I.

    – Đơn vị đo cường độ dòng điện là Ampe, kí hiệu là A.

    – Đối với cường độ dòng điện có giá trị nhỏ, người ta dùng đơn vị miliampe, kí hiệu là mA.

  1 A = 1000 mA      

 1 mA = 0,001 A

2. Dụng cụ đo cường độ dòng điện

    – Dụng cụ để đo cường độ dòng điện là Ampe kế.

   2/.  Hiệu điện thế

    – Nguồn điện tạo ra giữa hai cực của nó một hiệu điện thế.

    – Hiệu điện thế được kí hiệu bằng chữ U.

    – Đơn vị đo hiệu điện thế là vôn, kí hiệu là V.

        + Đối với hiệu điện thế có giá trị nhỏ, người ta dùng đơn vị milivôn, kí hiệu mV.

 1 mV = 0,001 V        

1 V = 1000 mV

        + Đối với hiệu điện thế có giá trị lớn, người ta dùng đơn vị kilôvôn, kí hiệu là kV.

  1 kV = 1000 V         1 V = 0,001 kV

    – Trên mỗi nguồn điện có ghi giá trị hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi chưa mắc vào mạch.
Dụng cụ đo hiệu điện thế

    – Để đo hiệu điện thế người ta dùng dùng cụ gọi là vôn kế.

****  Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết giá trị hiệu điện thế định mức mà nguồn điện đó có thể cung cấp cho các dụng cụ điện. 
**** Số vôn ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết hiệu điện thế định mức để dụng cụ đó hoạt động bình thường

Công nghệ càng phát triển, các thiết bị điện cũng theo đó phổ biến và đóng vai trò quan trọng hơn trong đời sống. Tuy nhiên để chọn được thiết bị điện phù hợp thì chúng ta cần biết tính toán cường độ dòng điện của mỗi thiết bị cho chuẩn xác nhất. Vậy cường độ dòng điện là gì? Đo cường độ dòng điện ra sao và thiết bị nào đo cường độ dòng điện chính xác nhất? Cùng theo dõi các giải đáp chi tiết trong bài viết dưới đây.

Cường độ dòng là gì

Cường độ dòng điện là gì?

Khái niệm cường độ dòng niệm chúng ta đã được học ở chương trình vật lý lớp 7. Tuy nhiên để hiểu ngắn gọn hơn về định nghĩa cường độ dòng điện là gì hãy ghi nhớ các điểm chính sau:

Cường độ dòng điện trong dây dẫn

Cường độ dòng điện đặc trưng cho mức độ manh, yếu của dòng điện và số lượng điện tử đi qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian cụ thể.

Khi dòng điện càng mạnh thì cường độ dòng điện càng lớn và ngược lại, dòng điện yếu thì cường độ dòng điện nhỏ.

Ký hiệu cường độ dòng điện là gì?

Trước khi tính toán cường độ dòng điện thì chúng ta cần thuộc các ký hiệu riêng về chúng. Cụ thể:

Ký hiệu của cường độ dòng điện là I. I trong hệ SI chính là tên của nhà Vật lý, toán học người Pháp tên André Marie Ampère.

Đơn vị đo của cường độ dòng điện là Ampe ký hiệu A. 1 Ampe sẽ tương đương với các dòng chuyển động của 1 culong/s qua một diện tích dây dẫn. Ký hiệu Ampe được định nghĩa từ năm 1946 và có hiệu lực cho tới thời điểm hiện tại.

Thiết bị đo cường độ dòng điện

Người ta sẽ đo cường độ dòng điện bằng Ampe kế. Ampe kết này cũng được lấy tên từ nhà phát minh ra điện từ trường và phát biểu thành định luật – Ông André Marie Ampère.

Phương pháp đo cường độ dòng điện chuẩn

Để đo chính xác cường độ dòng điện thì kỹ thuật viên phải đo bằng thiết bị và dụng cụ chuyên dụng. Thường người ta sẽ dùng Ampe kế để đo độ mạnh yếu của dòng điện. Mỗi Ampe kế sẽ có giới hạn đo cũng như độ chia nhỏ nhất khác nhau, thường thì các Ampe kế sẽ có độ chia nhỏ nhất là 0.5mA. 

Ngoài Ampe kế, hiện nay cũng có nhiều các dụng cụ đo khác để đo cường độ dòng điện như Ampe kìm hoặc đồng hồ vạn năng. Tùy theo yêu cầu đo cụ thể mà người ta sẽ sử dụng dụng cụ thích hợp. 

Dụng cụ đo cường độ dòng điện

Như đã chia sẻ phía trên, dựa theo yêu cầu cũng như cách thức đo đạc người dùng sẽ chọn mẫu mã và ứng dụng của từng thiết bị đo để đo cường độ dòng điện. Cụ thể như sau:

Cảm biến dòng điện

Cảm biến dòng điện được xem là một thiết bị đo dòng điện chính xác hiện đại vừa được ứng dụng trong thời gian gần đây. Tín hiệu 4-20mA của cảm biến dòng điện T201 sẽ truyền trực tiếp về PLC hoặc biến tần để điều khiển động cơ.

Các phương pháp đo dòng cũ bao gồm : biến dòng 0-5A và bộ chuyển đổi 0-5A sang Analog 4-20mA / 0-10V được thay thế bằng T201. Giờ đây chỉ cần duy nhất một thiết bị đo dòng và tín hiệu sẽ truyền về dạng analog 4-20mA.

Ngoài biến tần hay PLC chúng ta có thể thay thế bằng các màn hình đọc 4-20mA để hiển thị giá trị Ampe của dòng điện của động cơ. Thông qua các màn hình này chúng ta dể dàng điều khiển ON-OFF hoặc PID cho động cơ hoạt động.

Ampe kìm đo dòng AC/DC

Ampe kìm đo dòng Ac/DC

Ampe kìm [nhiều nơi đọc là Ampe kiềm] là dụng cụ đo cường độ dòng điện của thiết bị điện khi dùng. Thiết bị này sẽ được dùng như sau: Kẹp Ampe kìm vào dây cấp nguồn cho thiết bị điện, sau đó cường độ dòng điện sẽ hiện lên màn hình của Ampe kìm. Chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy số liệu hiển thị trên màn hình để ghi chú lại.

Đồng hồ đo dòng điện

Đồng hồ đo dòng điện Ac

Đây chính là thiết bị chuyên dùng nhất dành để đo độ mạnh và yếu của dòng điện. Thường ta sẽ thấy bề mặt Ampe kế sẽ hiển thị đơn vị đo là Ampe [A] hoặc miliampe [mA].

Mỗi Ampe kế sẽ có giới hạn chia khác nhau như đã giới thiệu. Ngoài ra, thiết bị sẽ có chốt dấu [-] và dương [+]. Bạn sẽ dựa theo 2 nút này để phân biệt chốt cũng như lắp dây sao cho phù hợp. Dưới thiết bị có nút điều chỉnh để đưa ampe kế về số 0. 

Lưu ý: Để Ampe kế về số 0 trước khi đo sẽ tăng độ chính xác cho thiết bị cần đo

Đồng hồ vạn năng

Một trong các mẫu đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng cũng được ưa chuộng trong đo cường độ dòng điện. Tuy nhiên, đo bằng đồng hồ vạn năng yêu cầu bạn phải cài đặt chức năng thích hợp với chúng để đo được chính xác nhất. Thiết bị này thường dùng đo cường độ dòng điện xoay chiều [khi này cũng cần cài đặt chế độ đo thích hợp].

Cách đo cường độ dòng điện xoay chiều

Mỗi dụng cụ đo cường độ dòng điện khác nhau sẽ có cách thức đo khác nhau. Sau đây là các hướng dẫn cụ thể về đo cường độ dòng điện bằng Ampe kế, Ampe kế đo cường độ dòng điện xoay chiều và dùng đồng hồ vạn năng để chúng ta tham khảo.  

Cách đo dòng điện bằng ampe kìm

Sữ dụng ampe kiềm là một phương pháp đo dòng điện AC một cách đơn giản, hiệu quả và an toàn nhất trong tất cả các cách đo dòng điện.

Để đo dòng điện AC bằng Ampe kiềm chúng ta cần làm theo các bước sau :

• Xoay mục chỉ thị trên đồng hồ sang chữ A [ Ampe ]
• Dùng tay mở họng kiềm sau đó kẹp vào dây pha của tải cần đo
• Đọc giá trị Ampe trên màn hình của đồng hồ ampe kìm

Cách sử dụng đồng hồ vạn năng để đo dòng điện

Cách đo cường độ dòng điện xoay chiều

Khi đo cường độ dòng điện ta phải tuân thủ các quy tắc sau :

• Chọn thang đo Ampe [ A ] lớn nhất.
• Cắm đúng dây đo COM dây màu đen – Ampe với dây màu đỏ
• Mắc nối tiếp VOM với dây pha để đo dòng
• Giá trị hiển thị trên màn hình chính là dòng điện AC của tải.

Cường độ dòng điện có ảnh hưởng như thế nào tới đời sống hiện nay?

Thời đại công nghệ tiên tiến, mọi thiết bị đều chạy bằng điện năng nên ứng dụng của cường độ dòng điện cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Bao gồm:

• Cung cấp số liệu cụ thể về độ mạnh và yếu của dòng điện qua thiết bị đo, nhờ đó chúng ta biết được thiết bị nào cần thiết và đúng với mục đích sử dụng.
• Xác định mức độ ổn định và hoạt động tốt của các thiết bị giúp chúng duy trì độ bền và luôn duy trì ở tình trạng phù hợp.
• Dựa vào cường độ dòng điện chúng ta tính được tải của từng thiết bị để chọn dây dẫn cho phù hợp cũng như chọn CP [ cầu dao điện ] cho đủ – đúng.

Quan hệ cụ thể giữa hiệu điện thế – cường độ dòng điện là gì?

Cường độ dòng điện và hiệu điện thế có mối quan hệ “khăng khít” và ảnh hưởng nhiều đến cách sử dụng thiết bị điện trong gia đình. Vì thế hiểu rõ hơn về mối quan hệ này cũng quan trọng không kém gì các kiến thức bên trên. 

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và hiệu điện thế đặt ở hai đầu dây sẽ có mối quan hệ tỷ lệ nghich với nhau. Hãy nhớ rằng đối với dòng điện 1 pha sữ dụng trong đời sống dòng điện càng tăng khi điện áp càng giảm.

Trên đây là những kiến thức cơ bản giải đáp thắc mắc về khái niệm cường độ dòng điện là gì? Đo cường độ dòng điện như thế nào và bằng dụng cụ gì? Ứng dụng của cường độ là gì? Áp dụng vào đời sống như thế nào? Hy vọng các thông tin trên phần nào giúp ích cho những ai còn thiếu kiến thức về kỹ thuật.