Kiến thức điện

Điện đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại của chúng ta. Từ chiếu sáng cho đến sản xuất công nghiệp, điện đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Vậy cụ thể điện là gì? Cách tạo ra điện và truyền tải điện như thế nào? Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ tổng hợp chi tiết, cùng tìm hiểu nhé.

Điện là gì?

Điện là một dạng năng lượng không có khối lượng và tồn tại dưới dạng điện tích. Nó được tạo ra từ các hạt điện tử trong nguyên tử, hạt điện tích âm quay xung quanh hạt nhân mang điện tích dương. Sự chuyển động của các hạt điện tử này tạo ra trường điện, tạo ra dòng điện trong các vật dẫn điện và tạo ra sóng điện từ, được sử dụng trong các thiết bị truyền thông.

Điện có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp, nhiều nguồn năng lượng khác nhau. Chẳng hạn như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy điện, các nguồn năng lượng tái tạo khác… Ngoài ra, những phát hiện và ứng dụng liên quan đến điện đang ngày càng phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực năng lượng sạch và tiết kiệm năng lượng.

Điện được phát minh năm nào?

Điện được phát minh vào đầu thế kỷ 19 bởi nhà khoa học người Ý Alessandro Volta. Năm 1800, ông đã phát minh ra pin Volta, một thiết bị tạo ra dòng điện bằng cách sử dụng một ống chứa dung dịch điện giải. Sự phát minh này đã mở ra một kỷ nguyên mới của công nghệ điện và ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của con người từ đó đến nay.

Sau đó, những nhà khoa học khác đã tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của điện, bao gồm điện động cơ, điện thoại, đèn điện… Công nghệ điện đã phát triển với tốc độ nhanh chóng và đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống và đóng góp vào sự phát triển của nền kinh tế và xã hội.

Phân loại điện

Có nhiều cách để phân loại điện, tùy thuộc vào tiêu chí và mục đích sử dụng. Dưới đây là một số phân loại điện thông dụng:

Theo cách phát sinh

• Điện từ tự nhiên: được tạo ra từ các hiện tượng tự nhiên như sấm sét, điện cực trời, ion hóa khí quyển…
• Điện tự động: được tạo ra từ các thiết bị điện như pin, ắc quy…
• Điện động cơ: được tạo ra từ các máy phát điện, động cơ điện…

Theo hướng dòng điện

• Điện một chiều (DC): dòng điện chỉ chuyển động theo một hướng duy nhất.
• Điện xoay chiều (AC): dòng điện chuyển động theo hướng đổi chiều liên tục, có tần số chu kỳ nhất định.

Theo điện áp và dòng điện

• Điện áp cao: điện áp từ vài kV đến hàng trăm kV, được sử dụng trong các hệ thống truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến người dùng.
• Điện áp thấp: điện áp từ vài mV đến vài kV, được sử dụng trong các thiết bị điện tử, nguồn cấp cho thiết bị gia dụng.
• Dòng điện lớn: từ vài trăm A đến vài kA, được sử dụng trong các hệ thống điện công nghiệp, năng lượng.
• Dòng điện nhỏ: từ vài mA đến vài A , được sử dụng trong các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính…

Theo tính chất điện

• Điện dương: có điện tích dương, chủ yếu tồn tại trong các nguyên tử kim loại và ion kim loại.
• Điện âm: có điện tích âm, chủ yếu tồn tại trong các nguyên tử phi kim và ion phi kim.
• Điện trung hòa: không có điện tích, được tạo ra từ sự cân bằng giữa các điện tích dương và âm.

Theo nguồn cung cấp

• Điện lưới: được cung cấp từ các trạm biến áp và hệ thống truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến người dùng.
• Điện tự phát: được cung cấp từ các thiết bị tự phát điện như pin, ắc quy, máy phát điện mini…

Cách tạo ra điện

Có nhiều cách để tạo ra điện, tùy thuộc vào nguồn năng lượng sử dụng. Tuy nhiên, tất cả đều đóng góp vào việc cung cấp năng lượng điện cho nhiều ứng dụng trong đời sống đến các nhà máy sản xuất và hệ thống điện lực lớn hơn. Dưới đây là một số phương pháp tạo điện phổ biến:

• Máy phát điện

Đây là một thiết bị tạo ra điện từ năng lượng cơ khí, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, hoặc nhiên liệu đốt. Cụ thể, trong máy phát điện sẽ có một cuộn dây được xoắn lên xung quanh một lõi kim loại, được gọi là stator. Khi các nam châm quay xung quanh cuộn dây, tạo ra sự chuyển động của các hạt điện tử trong dây và tạo ra dòng điện.

• Pin điện

Pin điện là một thiết bị lưu trữ năng lượng điện hoá học và chuyển đổi thành năng lượng điện. Pin điện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị di động, máy tính xách tay, đồng hồ điện tử… Về thiết kế, sẽ có hai điện cực được đặt trong một dung dịch hoá học. Khi hai điện cực được kết nối với một mạch điện, các hạt điện tử sẽ chuyển động từ một điện cực tới điện cực khác, tạo ra dòng điện.

• Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời có thể được chuyển đổi thành điện bằng cách sử dụng tấm pin mặt trời và được ứng dụng chủ yếu cho các thiết bị điện tử. Cụ thể, bên trong các tấm pin đó sẽ có các tế bào quang điện được đặt giữa hai lớp vật liệu dẫn điện khác nhau. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện, các hạt điện tử trong tế bào sẽ chuyển động và tạo ra dòng điện.

• Năng lượng gió

Năng lượng gió được tạo ra bằng cách sử dụng các cánh quạt trên các tuabin gió để quay, tạo ra sự chuyển động của các hạt điện tử trong dây và tạo ra dòng điện. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các trang trại gió để sản xuất năng lượng điện.

• Năng lượng thủy điện

Được tạo ra bằng cách sử dụng năng lượng của nước chảy để quay các bánh xe tuabin và tạo ra sự chuyển động của các hạt điện tử trong dây. Ví dụ điển hình là các đập thủy điện, nhà máy thủy điện…

• Năng lượng điện hạt nhân

Năng lượng này được tạo ra bằng cách sử dụng phản ứng hạt nhân để tạo ra nhiệt. Sau đó sử dụng nhiệt này để quay tuabin và tạo ra sự chuyển động của các hạt điện tử trong dây.

Các bước truyền tải điện

Truyền tải điện chính là quá trình vận chuyển điện năng từ các nhà máy điện đến các điểm sử dụng điện khác nhau. Quá trình này được thực hiện thông qua một hệ thống và bao gồm các thiết bị, đường dây điện, trạm biến áp và các thiết bị điều khiển điện. Cụ thể như sau:

• Sinh sản điện: Các nhà máy điện sử dụng nguồn năng lượng: than đá, khí đốt, dầu mỏ, gió…để sản xuất điện.
• Chuyển đổi điện: Điện được chuyển đổi sang dạng điện áp cao 110kV đến 500kV để giảm thiểu mất điện năng trong quá trình truyền tải..
• Truyền tải điện: Điện được truyền từ các nhà máy điện đến các điểm sử dụng điện thông qua các đường dây truyền tải điện.
• Điều khiển và bảo vệ: Hệ thống điều khiển và bảo vệ được sử dụng để giám sát và điều khiển dòng điện trong quá trình truyền tải, đồng thời đảm bảo an toàn cho hệ thống và người sử dụng.
• Trạm biến áp: Điện áp được giảm xuống ở các trạm biến áp trước khi được cung cấp cho các khách hàng sử dụng. Trạm biến áp cũng có nhiệm vụ phân phối điện đến các điểm sử dụng khác nhau.
• Sử dụng điện: Điện được cung cấp đến các điểm sử dụng như các nhà máy, trung tâm thương mại, văn phòng, gia đình…

Điện có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, dưới đây là một số ứng dụng điển hình:

• Cung cấp năng lượng cho các thiết bị gia đình như đèn chiếu sáng, máy giặt, tủ lạnh, máy tính, máy sấy tóc, máy hút bụi…
• Trong các hệ thống sản xuất công nghiệp, bao gồm máy móc, đèn chiếu sáng, hệ thống điều khiển tự động và hệ thống thông tin.
• Cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế như máy xạ trị, máy chụp cắt lớp vi tính (CT), máy siêu âm; phương tiện giao thông vận tải như ô tô, tàu hỏa, máy bay và xe điện. Hoặc các thiết bị viễn thông như điện thoại di động, máy tính…
• Được sử dụng để thực hiện các thí nghiệm khoa học, nghiên cứu và phát triển công nghệ.
• Được sử dụng để sản xuất các sản phẩm hóa học và các hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Kết luận

Nhìn chung, có thể thấy điện đã là nguồn năng lượng cần thiết cho đời sống con người và các hoạt động sản xuất, kinh doanh… Chính vì thế, việc hiểu và sử dụng điện đúng cách là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho bản thân và xã hội, đồng thời giúp tận dụng năng lượng một cách hiệu quả và bảo vệ môi trường.