Dòng điện, nguồn điện

Bạn bấm công tắc, đèn sáng gần như ngay lập tức. Vậy trong sợi dây điện có gì đang chạy? Bài này trả lời ba câu hỏi:
dòng điện là gì, cái gì tạo ra và giữ dòng điện, và vật nào cho dòng điện đi qua.

1. Dòng điện là gì?

Dòng điện là dòng các hạt mang điện dịch chuyển có hướng.

Hai chữ quan trọng: phải có hạt mang điện, và chúng phải cùng dịch chuyển về một hướng.

Ví dụ 1 — electron trong dây kim loại. Trong dây đồng có rất nhiều hạt mang điện âm nhỏ xíu, gọi là electron tự do.

• Dây chưa nối vào đâu: electron chạy lung tung, mỗi hạt một hướng → chưa có dòng điện.
• Nối hai đầu dây vào pin: cả đám electron cùng trôi về một phía → có dòng điện.

Ví dụ 2 — tia sét và chiếc lược.

• Tia sét: trong chớp mắt, vô số hạt mang điện ào từ đám mây xuống đất → một dòng điện rất mạnh.
• Chiếc lược nhựa vừa chải tóc bị nhiễm điện, đặt yên trên bàn: điện tích trên lược đứng yên → không có dòng điện.

So sánh với dòng nước. Hình dung một vòng ống kín đầy nước và một máy bơm:

2. Nguồn điện

Nguồn điện cung cấp năng lượng điện, giữ cho dòng điện chạy để các dụng cụ điện hoạt động.
Mỗi nguồn điện có hai cực: cực dương (+) và cực âm (−).

• Viên pin tiểu: đầu có núm nhô lên là cực dương, đầu phẳng là cực âm.
• Nối hai cực bằng dây qua một bóng đèn: electron đi ra từ cực âm, chạy qua đèn, rồi về cực dương.

Ví dụ nguồn điện quanh bạn: pin tiểu trong điều khiển ti vi, pin cúc áo trong đồng hồ đeo tay, ắc-quy (acquy) dưới yên xe máy,
pin sạc trong điện thoại, tấm pin mặt trời trên mái nhà (biến ánh sáng thành điện).

Không phải nguồn điện: bóng đèn, quạt, nồi cơm điện… — chúng dùng điện chứ không cung cấp điện.

3. Vật dẫn điện và vật cách điện

Vật dẫn điện cho dòng điện chạy qua — thường là kim loại (đồng, nhôm, sắt, thép…).
Vật cách điện (vật không dẫn điện) không cho dòng điện chạy qua — như nhựa, cao su, sứ, thuỷ tinh, gỗ khô.

Ví dụ 1 — bộ thử dẫn điện tự làm. Pin + bóng đèn + hai đầu dây để hở. Chạm hai đầu dây vào vật cần thử:

• chìa khoá thép → đèn sáng → dẫn điện;
• thước nhựa → đèn tắt → cách điện.

Ví dụ 2 — tua vít của thợ điện. Thân bằng thép (dẫn điện) để vặn vít; cán bọc nhựa (cách điện) để tay người thợ an toàn.

An toàn: nước dùng hằng ngày có lẫn chất tan nên dẫn điện được. Không chạm vào công tắc, ổ cắm, đồ điện khi tay ướt.

Tóm tắt

Lỗi hay gặp

1. "Vật nhiễm điện là có dòng điện." Sai: điện tích nằm yên trên vật thì không có dòng điện. Phải dịch chuyển có hướng.
2. "Dây đồng có electron nên lúc nào cũng có dòng điện." Sai: electron chạy lung tung (không có hướng) thì chưa có dòng điện; cần nguồn điện đẩy chúng cùng đi.
3. "Electron chạy ra từ cực dương." Sai: electron mang điện âm, trong dây nối ngoài pin chúng đi ra từ cực âm, về cực dương.
4. "Giấy bạc là giấy nên cách điện." Sai: giấy bạc bọc thức ăn là lá nhôm mỏng, dẫn điện tốt.
5. "Bóng đèn là nguồn điện vì nó phát sáng." Sai: đèn dùng năng lượng điện; nguồn điện mới cung cấp năng lượng điện.

Bài tập theo dạng

Dạng 1: Có dòng điện hay không?

Cách làm: tìm hạt mang điện → hỏi "chúng có cùng dịch chuyển về một hướng không?". Có hướng → có dòng điện; đứng yên hoặc chạy lung tung → không.

Bài 1. Trường hợp nào có dòng điện?
a) Quạt điện đang quay.
b) Quả bóng bay cọ vào áo len, hút dính trên tường.
c) Cuộn dây đồng nằm trong hộp, chưa nối vào đâu.

Bài 2. Đúng hay sai: "Khi ta rút điện thoại khỏi dây sạc, trong dây sạc không còn dòng điện dù dây vẫn còn electron."

Dạng 2: Nguồn điện và hai cực

Cách làm: nguồn điện = vật cung cấp điện. Cực dương (+), cực âm (−). Electron đi ra từ cực âm.

Bài 3.
a) Vật nào là nguồn điện: ắc-quy ô tô, bóng đèn, pin mặt trời, nồi cơm điện?
b) Viên pin tiểu bị mờ hết chữ. Đầu nào là cực dương?
c) Nối pin với bóng đèn. Minh nói: "Electron chạy ra từ cực dương." Đúng hay sai?

Dạng 3: Dẫn điện hay cách điện?

Cách làm: xem vật làm bằng chất gì. Kim loại → dẫn điện. Nhựa, cao su, sứ, thuỷ tinh, gỗ khô → cách điện.

Bài 4.
a) Xếp vào hai nhóm: đồng xu, cục tẩy, đinh sắt, cốc sứ, giấy bạc bọc thức ăn, đôi đũa tre khô.
b) Dây sạc điện thoại có lõi đồng, vỏ nhựa. Vì sao?

Bài 5 (vận dụng). Vì sao thợ điện đi ủng cao su và đeo găng cao su khi sửa đường dây?

Trò chơi ở nhà (5 phút): "Thám tử dẫn điện"

Cần người lớn đi cùng. Chỉ dùng pin tiểu — tuyệt đối không dùng ổ cắm điện.

1. Lấy một đèn pin nhỏ (hoặc bộ pin + bóng đèn đồ chơi) có thể tháo nắp.
2. Tháo một đầu nối, để hở một khe nhỏ. Đặt lần lượt các vật vào khe cho chạm cả hai phía: đồng xu, kẹp giấy, thìa inox, nắp bút nhựa, cục tẩy, que kem gỗ.
3. Trước mỗi lần thử, đoán trước: "sáng" hay "tắt"? Đoán đúng được 1 điểm.
4. Cuối cùng xếp đồ vật thành hai hàng: dẫn điện và cách điện. Bạn thấy hàng nào toàn là kim loại?