1) Dòng điện xoay chiều (AC):
Dòng điện AC tín hiệu hình Sin
AC
là viết tắt của Alternating Current: Là dòng điện có
chiều và giá trị biến đổi theo thời gian. Những biến đổi này thường có chu kỳ
nhất định.
Có
nghĩa dòng điện AC trong mạch chảy theo 1 chiều, rồi sau đó chảy theo chiều
ngược lại và cứ tiếp tục đổi chiều như vậy.
Một
điện áp AC thì có giá trị dương sang âm rồi tiếp tục đổi ngược lại.
Để
đo lường sự thay đổi chiều nhanh hay chậm, người ta đưa ra khái niệm:
Tần
số (hertz): Là số lần lặp lại trạng thái cũ trong 1 giây. Kí hiệu: F.
Đơn vị Hz.
Chu
kỳ: Là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại ví trí cũ. Tính bằng giây
(s): Kí hiệu T. T = 1/F
Đố
bạn ở Mỹ, Châu Âu và Việt Nam sử dụng lưới điện có tần số bao nhiêu?
Tín hiệu tam giác
Như
hình bên, tín hiệu điện hình tam giác gọi là tín hiệu AC vì biên độ điện áp
thay đổi từ dương sang âm rồi lại dương và cứ lặp lại tiếp tục.
Một
nguồn AC thì phù hợp cung cấp cho các thiết bị như đèn, các thiết bị đốt nóng
như bếp điện, bàn ủi, bình nấu nước bằng điện... Nhưng tất cả các mạch điện lại
yêu cầu một điện áp không đổi. Chính vì lý do này mà ta phải quan tâm đến cách
mạch chỉnh lưu, ổn áp... Để biến từ một dòng điện thay đổi thành không đổi để
sử dụng cho mạch điện.
2) Dòng điện một chiều (DC):
Dòng điện DC không đổi
DC
là viết tắt của Direct Current: Hiểu một cách đơn giản là dòng điện chảy theo
một hướng cố định, không hề thay đổi. Cường độ có thể tăng hoặc giảm nhưng
không hề thay đổi chiều.
Một
điện áp DC có giá trị luôn luôn là dương hoặc là âm. Giá
trị có thể tăng hoặc giảm nhưng không bị thay đổi giữa dương và âm. Ví dụ:
nguồn DC +5V vì lí do gì đó bị giảm giá trị xuống 3V hoặc 1V nhưng không thể là
-1V.
Tín hiệu DC có gợn sóng
Các
mạch điện thường yêu cầu một nguồn cung cấp DC có giá trị không đổi hoặc là tín
hiệu DC có một chút gợp sóng như hình bên.
Các
bộ nguồn, pin thì cung cấp điện áp DC không đổi, là sự chọn lựa tốt cho các
mạch điện của chúng ta. Nguyên tắc chung của các bộ nguồn này là chuyển đổi
điện áp AC lớn ngõ vào thành một điện áp AC nhỏ hơn. Tiếp đó thì sử dụng cầu
diod để chuyển đổi AC thành DC kết hợp với các tụ có giá trị lớn ngõ ra để tạo
ra điện áp DC ngõ ra với một chút gợn sóng. Tùy vào chất lượng nguồn mà giá trị
DC ngõ ra có gợn sóng nhiều hay ít. Nhưng đa phần là đáp ứng tốt cho hầu hết
các mạch điện.
Chú
ý thêm là: Đèn, các thiết bị đốt nóng hay motor thì làm việc với bất kỳ nguồn
DC nào. Khi cần nguồn cung cấp cho các thiết bị này thì xài nguồn có gợn sóng
nhiều nhiều mà rẻ tí cũng được
3) Các thông số của một tín hiệu điện
Các
thông số của một tín hiệu điện
Khi
đề cập đến một tín hiệu điện thì ta có thể nói điện áp hoặc dòng điện của tín
hiệu đó. Nhưng thường thì mọi người hay nói về điện áp.
Đồ
thị điện áp theo thời gian như hình bên đã chỉ ra các thông số của điện áp xoay
chiều này.
Tín
hiệu là tín hiệu hình Sin.
Biên
độ: Là điện áp cực đại của tín hiệu điện này.
Điện
áp đỉnh đỉnh bằng 2 lần biên độ. Khi quan sát tín hiệu điện này trên màn hình
oscilloscope, thường ta sẽ chú ý giá trị này.
Chu
kỳ là thời gian để tín hiệu điện này lặp lại như cũ. Do tín lặp lại của tín
hiệu điện hình Sin nên ta có thể đo: Khi tín hiệu này đạt biên độ dương và
trong bao lâu nữa nó lại đạt biên độ dương thì thời gian đó là chu kỳ. Chú ý là
biên độ dương nhé, nếu nói biên độ thôi thì không chính xác vì từ lúc nó đạt
biên độ (dương) đến khi đạt biên độ 1 lần nữa (âm) thì mới có 1/2 chu kỳ. Và
điều này càng dễ nhằm lẫn khi lấy mốc là lúc tín hiệu 0V thì nó đạt 0V lần 2
mới là 1 chu kỳ. Nhìn vào đồ thì bạn sẽ rõ. Đơn vị đo: s (giây).
Tần
số là số chu kỳ trong 1s. Đơn vị đo là: Hz (Hertz).
1kHz = 1.000Hz and 1MHz = 1.000.000Hz.
4) Giá trị thực RMS:
Một
điện áp AC thì thay đổi liên tục từ 0 V lên giá trị đỉnh rồi về 0 rồi lại giảm
xuống đỉnh âm rồi lại trở về 0. Bạn cũng đó, hầu hết thời gian thì giá trị tức
thời của nó bé hơn giá trị đỉnh. Do đó, thật khó để tín ra ảnh hưởng của nó tới
các thiết bị điện. Nó đâu như điện áp DC có giá trị không đổi, mỗi lần
cần tín toán gì thì lấy giá trị không đổi ra mà tính.
Và
để giải quyết vấn đề này, người ta đã đưa ra trị thực RMS (Root Mean Square).
Với tín hiệu AC hình Sin này thì VRMS = 0,7 Vđỉnh .
Chú ý là hằng số 0,7 là của tín hiệu hình Sin, với các tín hiệu khác như hình
hiệu vuông, tam giác..thì không phải là 0,7 mà có một giá trị khác. Điều này sẽ
đề cập trong một bài viết khác.
Như
đã nói: Người ta đưa ra trị thực này nhằm cho ta hiểu đơn giản hóa một tín hiệu
AC thành một tín hiệu DC có giá trị không đổi. Trị thực của một tín hiệu AC thì
gây ra ảnh hưởng tới các thiết bị điện như là một tín hiệu DC không đổi có biên
độ tương đương. Xem ví dụ bạn sẽ hiểu hơn.
Ví
dụ: Một bóng đèn được nối với 6V RMS AC sẽ sáng y như là được nối với một nguồn
6V DC không đổi.
Một
điện trở được nối với một nguồn 12V RMS AC sẽ tỏa cùng một nhiệt lượng khi được
nối với một nguồn 12V DC không đổi.
Và
tất nhiên nếu bạn nối bóng đèn vào một nguồn AC có trị đỉnh là 6V thì sẽ ít
sáng hơn là nối vào một nguồn 6V DC không đổi, vì khi này trị RMS của nguồn AC
chỉ là 4,2V thôi.
Chú
ý: Trị
RMS không phải là giá trị trung bình, người ta gọi nó là giá trị thực
(trị thực). Trị trung bình của tín hiệu Sin là 0V. Vì phần âm đối xứng phần
dương và khử nhau.
Câu
hỏi liên quan:
1)
Các đồng hồ đo điện chỉ ra giá trị gì của tín hiệu AC: trị thực hay trị đỉnh?
Trả
lời: Các đồng hồ đo điện chỉ ra giá trị RMS của điện áp hoặc dòng điện bạn đang
đo.
2)
Khi nói nguồn 6V AC là đang nói 6V trị thực hay 6V trị đỉnh?
Đó
là đang nói tới 6V trị thực. Khi bạn dùng đồng hồ đo điện đo điện áp đang sử
dụng ở trong nhà, kết quả trên đồng hồ là 220V, đó là trị thực.
