Mô Phỏng Cường Độ Dòng Điện

🎛️ Điều Khiển Thông Số

📐 Tiết diện dây dẫn (S)

Diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Tiết diện lớn hơn cho phép nhiều electron di chuyển hơn.

50 mm²

🔢 Mật độ hạt (n)

Số lượng electron tự do trong một đơn vị thể tích. Kim loại có mật độ electron cao.

50 × 10²² hạt/m³

⚡ Vận tốc trôi (v)

Vận tốc trung bình của electron khi có điện trường. Tăng khi hiệu điện thế lớn hơn.

30 mm/s

⚛️ Điện tích electron (e)

Điện tích cơ bản của electron. Giá trị chuẩn: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C

1.6 × 10⁻¹⁹ C

🌊 Mô Phỏng Trực Quan

🎯 FPS: 60

🔵 Hạt: 150

Electron chậm

Electron trung bình

Electron nhanh

CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN

12.00 A

💨 Vận tốc trôi thực

0.03 mm/s

🔢 Số electron/giây

7.5×10²²

⚡ Điện tích/giây

12.00 C/s

💡 Công suất (220V)

2640 W

🔥 Nhiệt lượng (1s)

2640 J

🧲 Từ trường (r=1cm)

0.24 mT

📖 Giải Thích Chi Tiết Công Thức

Cường độ dòng điện (Ampe - A)

Là lượng điện tích dịch chuyển qua tiết diện dây dẫn trong một giây. 1 Ampe = 1 Coulomb/giây = 6.24 × 10¹⁸ electron/giây

Tiết diện dây dẫn (m²)

Diện tích mặt cắt ngang của dây. Dây dẫn tiết diện lớn có điện trở nhỏ, cho phép nhiều electron di chuyển đồng thời. Ví dụ: dây đồng φ2mm có S ≈ 3.14 mm²

Mật độ electron tự do (hạt/m³)

Số lượng electron có thể di chuyển tự do trong 1m³ vật liệu. Kim loại tốt: Đồng n ≈ 8.5 × 10²⁸, Nhôm n ≈ 6 × 10²⁸, Sắt n ≈ 8.5 × 10²⁸

Vận tốc trôi (m/s)

Vận tốc trung bình của electron dọc theo dây dẫn khi có điện trường. Chỉ khoảng 0.01-1 mm/s, nhưng hiệu ứng điện truyền gần tức thời (~300,000 km/s)

Điện tích nguyên tố (Coulomb)

Điện tích của một electron: e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C. Đây là đơn vị điện tích nhỏ nhất trong tự nhiên (quark không kể)

🎯 Ý nghĩa vật lý

Công thức I = Snve cho thấy dòng điện phụ thuộc vào cả yếu tố hình học (S), tính chất vật liệu (n), điều kiện vận hành (v), và hằng số vật lý (e).

🔬 Chứng minh thực nghiệm

Công thức được xác nhận qua thí nghiệm hiệu ứng Hall, đo vận tốc trôi bằng oscilloscope, và quan sát trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử.

⚖️ Định luật Ohm

Kết hợp với I = Snve và v = μE (μ: độ linh động, E: điện trường), ta có thể suy ra định luật Ohm: I = V/R với R = ρL/S

🌡️ Ảnh hưởng nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, vận tốc nhiệt electron tăng nhưng vận tốc trôi v giảm do va chạm nhiều hơn → điện trở tăng (với kim loại).

💡 Ví Dụ Thực Tế Trong Đời Sống

💡 Bóng đèn sợi đốt 60W

Dây tóc Tungsten đường kính 0.05mm, hoạt động ở 2500°C

S = 0.785 mm² | n = 85×10²² | v ≈ 0.02 mm/s
→ I ≈ 0.27 A @ 220V

🔌 Dây điện gia đình

Dây đồng tiết diện 2mm², tải trọng an toàn 16A

S = 3.14 mm² | n = 84.5×10²² | v ≈ 0.05 mm/s
→ I ≈ 16 A (an toàn tối đa)

⚡ Đường dây truyền tải

Dây nhôm lõi thép, tiết diện lớn cho truyền tải điện năng

S = 50 mm² | n = 84.5×10²² | v ≈ 0.08 mm/s
→ I ≈ 500 A (đường dây cao thế)

💻 Vi mạch điện tử

Đường mạch nano-mét trong chip CPU hiện đại

S = 0.01 mm² | n = 2×10²² | v = 100 mm/s
→ I ≈ 0.032 mA (dòng logic)

🔋 Pin ô tô

Khởi động động cơ cần dòng điện rất lớn trong thời gian ngắn

S = 28 mm² | n = 60×10²² | v ≈ 0.1 mm/s
→ I ≈ 300 A (dòng khởi động)

🏭 Lò điện công nghiệp

Thanh dẫn điện lớn cho lò nấu kim loại, nhiệt luyện

S = 120 mm² | n = 60×10²² | v ≈ 0.15 mm/s
→ I ≈ 2000 A (công suất cao)

📊 Biểu Đồ Phân Tích

📈 Quan hệ tuyến tính

Cường độ dòng điện I tỉ lệ thuận với từng đại lượng S, n, v, e. Tăng gấp đôi bất kỳ đại lượng nào → I tăng gấp đôi.

🎯 Điểm tối ưu

Trong thực tế, không thể tăng I vô hạn do: giới hạn nhiệt độ, điện trở tăng theo nhiệt độ, và hiệu ứng skin ở tần số cao.

⚡ MÔ PHỎNG CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN