Các đại lượng điện và Định luật Ohm (Phần 4)

2-6 Các mạch điện cơ bản

Một đường dẫn hoàn chỉnh phải tồn tại trước khi dòng điện có thể chạy qua một mạch điện (Hình 2-8). Một mạch điện hoàn chỉnh thường được gọi là mạch điện kín, bởi vì nguồn điện, các dây dẫn, và tải tiêu thụ tạo thành một vòng khép kín. Trong Hình 2-8, một bóng đèn được dùng làm tải. Tải mang lại điện trở cho mạch điện và hạn chế dòng điện có thể chạy qua. Nếu công tắc mở, thì mạch điện không còn kín, và dòng điện không thể chạy qua. Mạch điện này thường được gọi là mạch không hoàn chỉnh, hay mạch điện hở.

Hình 2-8 Dòng điện chỉ chạy qua một mạch điện kín.

Một loại mạch điện nữa là đoản mạch, nó có điện trở rất nhỏ hoặc không có điện trở. Nó thường xảy ra khi các dây dẫn nối với hai cực của nguồn điện bị nối tắt lại (Hình 2-9). Trong ví dụ này, một đường dẫn riêng được thiết lập mà không đi qua tải. Vì tải là dụng cụ làm hạn chế dòng điện, nên khi nó bị nối tắt, thì một dòng điện vượt mức có thể chạy qua mạch. Đoản mạch thường làm nổ cầu chì hoặc ngắt cầu dao điện. Nếu mạch điện không được bảo vệ bởi cầu chì hay cầu dao tự động, thì đoản mạch có thể làm hỏng thiết bị, làm cháy dây dẫn, và gây ra hỏa hoạn.

Hình 2-9 Đoản mạch nối tắt qua tải và cho phép dòng điện rất lớn chạy trong mạch điện.

Một loại mạch điện nữa, thường bị nhầm với đoản mạch, là mạch nối đất. Các mạch nối đất cũng có thể gây ra dòng điện chạy vượt mức. Chúng xảy ra khi một đường dẫn ngoài đường dẫn đã dự định được thiết lập xuống đất. Nhiều mạch điện có chứa một dây dẫn bổ sung gọi là dây dẫn nối đất. Một mạch điện 120 V điển hình được trình bày trên Hình 2-10. Trong mạch điện này, dây dẫn không nối đất, hay dây nóng, được nối với cầu chì hoặc cầu dao tự động. Dây nóng cấp điện đến cho tải. Dây dẫn đã nối đất, hay dây trung hòa, cung cấp đường dẫn về và khép kín mạch điện với nguồn điện. Dây dẫn nối đất thường được nối với thành thiết bị điện để cung cấp một đường dẫn điện trở thấp xuống đất. Mặc dù cả dây trung hòa và dây nối đất đều được nối đất tại nguồn điện, nhưng dây nối đất không được xem là một dây dẫn của mạch điện, vì dòng điện sẽ chỉ chạy qua dây dẫn nối đất khi có sự cố điện phát sinh. Lúc hoạt động bình thường, dòng điện chỉ chạy qua dây nóng và dây trung hòa.

Hình 2-10 Một mạch điện 120 V.

Dây dẫn nối đất được dùng để phòng tránh sốc điện xảy ra khi dây dẫn không nối đất, hay dây nóng, chạm tiếp xúc với thành thiết bị và khung thiết bị (Hình 2-11). Tình trạng này có thể xảy ra trong một vài trường hợp. Trong ví dụ này, giả sử dây quấn động cơ bị hỏng và tạo ra đường dẫn sang khung động cơ. Vì khung động cơ được nối với khung thiết bị, nên dây dẫn nối đất cung cấp một đường dẫn điện xuống đất. Nếu dòng điện chạy đủ lớn, thì cầu dao tự động sẽ ngắt. Không có dây dẫn nối đất nối với khung thiết bị, thì khung sẽ trở thành nóng (theo nghĩa điện học) và bất kì chạm trúng khung máy và một điểm nối đất, ví dụ như ống dẫn nước, sẽ khép kín mạch điện với đất. Khi đó sốc điện có thể gây nguy hiểm. Vì lí do này, không bao giờ nên cắt bỏ hoặc bỏ qua chân cắm nối đất của đầu cắm điện.