Hiệu điện thế là gì? Đơn vị và cách tính hiệu điện thế

Hiệu điện thế, hay còn gọi là điện áp, là một trong những khái niệm cơ bản và quan trọng nhất trong lĩnh vực điện học. Nó thể hiện sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện, tạo ra lực đẩy để các electron di chuyển và hình thành dòng điện. Hiệu điện thế chính là nguồn năng lượng thúc đẩy dòng điện chạy qua các thiết bị điện, giúp chúng hoạt động hiệu quả. Việc hiểu rõ hiệu điện thế là gì và đơn vị đo hiệu điện thế là gì? Đó là nền tảng quan trọng để vận hành và bảo trì các hệ thống điện một cách an toàn và chính xác.

Hiệu điện thế là gì?

Hiệu điện thế (hay còn gọi là điện áp) là sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện. Nói cách khác, hiệu điện thế là công để di chuyển một điện tích từ điểm này sang điểm khác trong trường điện, tạo ra lực đẩy làm các electron di chuyển và hình thành dòng điện. Hiệu điện thế càng lớn thì lực đẩy càng mạnh, dòng điện chạy qua mạch càng lớn (khi điện trở không đổi).

Đơn vị của hiệu điện thế là Vôn (Volt), ký hiệu là V và hiệu điện thế thường được ký hiệu là U hoặc ΔU.. Đây là đơn vị đo hiệu điện thế theo hệ đo lường quốc tế SI, dùng để biểu thị mức độ chênh lệch điện thế giữa hai điểm trong mạch điện. Ngoài ra, trong thực tế còn sử dụng các bội số của Vôn như milivôn (mV) cho hiệu điện thế nhỏ và kilôvôn (kV) cho hiệu điện thế lớn để phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.

Ví dụ: Hiệu điện thế của pin thường là 1,5 V, còn hiệu điện thế của acquy ô tô là khoảng 12 V. Một Volt được định nghĩa là hiệu điện thế giữa hai điểm khi một Coulomb điện tích di chuyển giữa hai điểm đó thực hiện một công là một Joule

Công thức tính hiệu điện thế

Công thức tính hiệu điện thế theo định luật Ohm là:

U = I × R

Trong đó

• U là hiệu điện thế (V),
• I là cường độ dòng điện (A), và
• R là điện trở (Ω).

Tóm lại, hiệu điện thế là đại lượng thể hiện khả năng sinh công của điện trường để di chuyển điện tích giữa hai điểm, là yếu tố quan trọng quyết định sự vận hành của các thiết bị và mạch điện.

Các dụng cụ đo hiệu điện thế

Các dụng cụ phổ biến để đo hiệu điện thế hiện nay bao gồm:

Vôn kế:

Là thiết bị chuyên dụng dùng để đo hiệu điện thế giữa hai điểm trong mạch điện. Vôn kế có thể là loại đồng hồ kim (cơ học) hoặc đồng hồ số (kỹ thuật số), thường được dùng trong các mạch điện dân dụng và giáo dục do dễ sử dụng và cho kết quả chính xác.

Đồng hồ vạn năng (Multimeter):

Là thiết bị đa năng có thể đo nhiều đại lượng điện khác nhau, trong đó có hiệu điện thế một chiều (DC) và xoay chiều (AC). Đồng hồ vạn năng có ưu điểm hiển thị số rõ ràng, dễ đọc và phù hợp với nhiều ứng dụng từ dân dụng đến công nghiệp.

Ampe kìm:

Mặc dù chủ yếu dùng để đo cường độ dòng điện, một số loại ampe kìm hiện đại còn tích hợp chức năng đo hiệu điện thế. Ampe kìm tiện lợi khi đo trong các hệ thống điện có dòng lớn hoặc không thể ngắt mạch.

Tóm lại, vôn kế và đồng hồ vạn năng là hai dụng cụ đo hiệu điện thế phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất, với khả năng đo chính xác và thao tác đơn giản. Ampe kìm là thiết bị hỗ trợ đo hiệu điện thế trong các trường hợp đặc biệt hoặc yêu cầu đo dòng điện kết hợp.

Phân biệt giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện

Mối quan hệ giữa hiệu điện thế (U) và cường độ dòng điện (I) rất mật thiết và được mô tả rõ ràng qua định luật Ohm. Cụ thể cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó, khi điện trở không đổi. Điều này có nghĩa là nếu hiệu điện thế tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện cũng tăng bấy nhiêu lần, và ngược lại.

• Hiệu điện thế là đại lượng đo sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm, tạo ra lực đẩy để dòng điện có thể chạy.
• Cường độ dòng điện là đại lượng đo lượng điện tích thực sự di chuyển qua dây dẫn trong một đơn vị thời gian.

Hai đại lượng này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau theo định luật Ohm: khi hiệu điện thế tăng (với điện trở không đổi), cường độ dòng điện cũng tăng tương ứng

Dưới đây là sự phân biệt giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế dựa trên các nguồn tham khảo: