Điện trở. Định luật Ohm SVIP

I. ĐIỆN TRỞ

➤ Khái niệm điện trở

Điện trở của một vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị $U$, dòng điện chạy trong mạch có cường độ $I$ thì điện trở được xác định theo công thức:

\(R=\dfrac{U}{I}\)

Trong hệ SI, điện trở có đơn vị là ôm (Ω). 1 Ω là điện trở của một vật dẫn mà khi đặt một hiệu điện thế 1 V vào hai đầu vật dẫn thì dòng điện chạy qua vật dẫn có cường độ 1 A.

➤ Điện trở của một đoạn dây kim loại

Ở một nhiệt độ xác định, điện trở của một đoạn dây kim loại phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và bản chất vật liệu của nó.

Điện trở của một đoạn dây kim loại hình trụ chiều dài $l$, diện tích tiết diện $S$ được xác định theo công thức:

\(R=\rho\dfrac{l}{S}\)

Trong đó, \(\rho\) là một hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm dây dẫn, được gọi là điện trở suất.

II. ĐỊNH LUẬT OHM

➤ Định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở

Định luật Ohm: Cường độ dòng điện $I$ chạy qua một điện trở $R$ tỉ lệ thuận với hiệu điện thế $U$ đặt vào hai đầu điện trở:

 \(I=\dfrac{U}{R}\)

Trong đó:

• $I$ là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là ampe, kí hiệu là A.
• $U$ là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, đơn vị là vôn, kí hiệu là V.
• $R$ là điện trở của vật dẫn, đơn vị là ôm, kí hiệu là Ω.

Khi đó, $U=IR$ còn được gọi là độ giảm thế trên $R$. 

➤ Đường đặc trưng vôn - ampe

Đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện $I$ chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế $U$ đặt vào hai đầu vật dẫn được gọi là đường đặc trưng vôn - ampe của vật dẫn đó.

Đường đặc trưng vôn - ampe của điện trở là đường thẳng đi qua gốc tọa độ, đường thẳng có độ dốc càng lớn khi giá trị của điện trở $R$ càng nhỏ.

III. ĐÈN SỢI ĐỐT VÀ ĐIỆN TRỞ NHIỆT

➤ Đèn sợi đốt

Dòng điện chạy qua dây tóc của bóng đèn sinh nhiệt làm cho dây tóc nóng lên, do đó điện trở của dây tóc thay đổi. Khi dòng điện và hiệu điện thế nhỏ, đường đặc trưng vôn - ampe gần giống đường thẳng. Ở hiệu điện thế cao hơn, đường đặc trưng bắt đầu cong. Điều này cho thấy điện trở của dây tóc bóng đèn tăng lên vì tỉ số \(\dfrac{U}{I}\) tăng lên.

Trên đường đặc trưng vôn - ampe, khi dây tóc bóng đèn phát sáng thì đường đặc trưng có độ dốc nhỏ nên điện trở lớn. Vậy, điện trở của dây tóc bóng đèn phụ thuộc nhiệt độ.

➤ Điện trở nhiệt

Điện trở nhiệt là linh kiện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt theo nhiệt độ. Điện trở nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật điện trở.

Điện trở nhiệt có thể phân thành hai loại:

• Điện trở nhiệt thuận (kí hiệu PTC): điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.
• Điện trở nhiệt nghịch (kí hiệu NTC): điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

❗ Em có biết

Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể tăng làm cho điện trở của kim loại tăng. Với sự thay đổi nhỏ của nhiệt độ, điện trở suất \(\rho\) của kim loại cũng tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất.

\(\rho=\rho_0\left[1+\alpha\left(t-t_0\right)\right]\)

Trong đó:

• \(\rho\) là điện trở suất ở nhiệt độ \(t\), đơn vị là ôm nhân mét (Ωm).
• \(\rho_0\) là điện trở suất ở nhiệt độ \(t_0\), đơn vị là ôm nhân mét (Ωm).
• \(t-t_0\) là độ biến thiên nhiệt độ.

Ta cũng có thể viết dưới dạng điện trở: \(R=R_0\left[1+\alpha\left(t-t_0\right)\right]\). Nghĩa là ta giả định rằng chiều dài và tiết diện của vật dẫn không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.

1. Điện trở của một vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị $U$, dòng điện chạy trong mạch có cường độ $I$ thì điện trở được xác định theo công thức:

\(R=\dfrac{U}{I}\)

2. Điện trở của một đoạn dây kim loại hình trụ chiều dài $l$, diện tích tiết diện $S$ được xác định theo công thức: 

\(R=\rho\dfrac{l}{S}\)

3. Cường độ dòng điện $I$ chạy qua một điện trở $R$ tỉ lệ thuận với hiệu điện thế $U$ đặt vào hai đầu điện trở:

\(I=\dfrac{U}{R}\)

4. Đèn sợi đốt là đèn chiếu sáng khi bị đốt nóng nhờ tác dụng nhiệt của dòng điện trong kim loại. Điện trở của đèn sợi đốt biến thiên chậm theo nhiệt độ.

5. Điện trở nhiệt (Thermistor) là một linh kiện điện từ mà điện trở của nó biến thiên nhanh theo nhiệt độ.