Điện trở. Định luật Ohm SVIP

1. Tác dụng cản trở dòng điện của vật dẫn điện

Thí nghiệm tìm hiểu tác dụng cản trở dòng điện của một số vật dẫn điện

Chuẩn bị:

• Bộ nguồn điện một chiều;
• Công tắc điện;
• Bảng lắp mạch điện;
• Ampe kế (GHĐ 1 A, ĐCNN 0,02 A);
• Các dây nối, các dây nối có đầu kẹp;
• Một thước nhôm, một thước sắt cùng kích thước.

Tiến hành:

• Bước 1: Lắp mạch điện như hình sau. Dùng dây nối có đầu kẹp để mắc thước nhôm vào mạch điện. Đặt giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở mức 4,5 V.

• Bước 2: Bật nguồn và đóng công tắc điện. Đọc và ghi số chỉ của ampe kế theo mẫu bảng 1.

• Bước 3: Thay thước nhôm bằng thước sắt và lặp lại các thao tác như bước 2.

Kết luận:

• Với cùng hiệu điện thế đặt vào hai đầu các vật dẫn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua chúng cũng khác nhau. Mỗi vật dẫn điện có mức độ cản trở dòng điện khác nhau.

2. Điện trở. Định luật Ohm

Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của I và U giữa hai đầu đoạn dây dẫn

Chuẩn bị:

• Bộ nguồn điện một chiều;
• Công tắc điện;
• Bảng lắp mạch điện;
• Đoạn dây dẫn (làm bằng constantan có chiều dài 900 mm và đường kính tiết diện 0,3 mm);
• Ampe kế (GHĐ 1 A, ĐCNN 0,02 A);
• Vôn kế (GHĐ 6 V, ĐCNN 0,1 V).

Tiến hành:

• Bước 1: Mắc mạch điện như hình sau. Đặt giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở mức 1,5 V.

• Bước 2: Bật nguồn và đóng công tắc điện. Đọc và ghi số chỉ của ampe theo mẫu bảng 2. Ngắt công tắc điện.

• Bước 3: Lần lượt điều chỉnh giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở các mức 3,0 V; 4,5 V; 6,0 V và lặp lại như bước 2.

Yêu cầu:

• Nhận xét sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn.
• Nhận xét về tỉ số \(\dfrac{U}{I}\) đối với đoạn dây dẫn trong thí nghiệm.

Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I và U giữa hai đầu đoạn dây dẫn

Cách vẽ đồ thị:

• Chọn trục tung biểu diễn các giá trị của cường độ dòng điện I (A); trục hoành biểu diễn các giá trị của hiệu điện thế U (V).

•  Sử dụng số liệu thu được từ thí nghiệm, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U.

Nhận xét đồ thị:

• Đồ thị là đường cong hay đường thẳng?
• Đồ thị có đi qua gốc toạ độ không?

Kết luận: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

Điện trở của một đoạn dây dẫn

Thí nghiệm tương tự với vật dẫn là các đoạn dây dẫn khác nhau cũng cho kết quả giá trị thương số \(\dfrac{U}{I}\) không đổi.

Kết luận:

• Giá trị thương số \(\dfrac{U}{I}\) không đổi đối với mỗi đoạn dây dẫn gọi là điện trở của đoạn dây dẫn đó (kí hiệu là $R$).
• Với các đoạn dây dẫn khác nhau, giá trị thương số \(R=\dfrac{U}{I}\) khác nhau. Hiệu điện thế giữa hai đầu các đoạn dây dẫn như nhau, cường độ chạy qua dây dẫn nào nhỏ hơn thì giá trị \(\dfrac{U}{I}\) lớn hơn.
• Giá trị \(\dfrac{U}{I}\) đặc trưng cho sự cản trở dòng điện đi qua dây dẫn.

Trong biểu thức \(R=\dfrac{U}{I}\), nếu $U$ được tính bằng vôn (V), $I$ được tính bằng ampe (A) thì $R$ được tính bằng ôm (Ω).

$1\,Ω=\dfrac{1\,V}{1\,A}$

Ước số của ôm là miliôm (mΩ); bội số của ôm là kilôôm (kΩ), mêgaôm (MΩ):

1 mΩ = 0,001 Ω

1 kΩ = 1 000 Ω

1 MΩ = 1 000 000 Ω

Định luật Ohm

Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó.

Biểu thức định luật Ohm: \(I=\dfrac{U}{R}\).

Trong đó: $I$ (A) là cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn, $U$ (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn, $R$ (Ω) là điện trở của đoạn dây dẫn.

3. Công thức tính điện trở

Tìm hiểu công thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn

Điện trở của một đoạn dây dẫn kim loại ở một nhiệt độ xác định phụ thuộc vào vật liệu, kích thước và hình dạng của nó.

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

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

Trong đó:

• $R$ là điện trở của đoạn dây dẫn, đơn vị đo là ôm (Ω);
• \(\rho\) (đọc là rô) là điện trở suất của chất làm dây dẫn, đơn vị đo là ôm mét (Ωm);
• $l$ là chiều dài của đoạn dây dẫn, đơn vị đo là mét (m);
• $S$ là tiết diện của dây dẫn, đơn vị đo là mét vuông (m²). 

Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất) là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật liệu (hay chất) đó ở một nhiệt độ nhất định. 

Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất) càng nhỏ thì vật liệu (hay chất) đó dẫn điện càng tốt.

Điện trở suất của một số chất ở nhiệt độ phòng (20 ^oC)

1. Điện trở là đại lượng đặc trưng cho tác dụng cản trở dòng điện trong mạch.

2. Định luật Ohm: Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó.

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

Trong đó:

• $I$ là cường độ dòng điện, đơn vị đo là ampe (A);
• $U$ là hiệu điện thế, đơn vị đo là vôn (V);
• $R$ là điện trở, đơn vị đo là ôm (Ω).

3. Điện trở của một đoạn dây dẫn được xác định bởi công thức:

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

Trong đó:

• $R$ à điện trở của đoạn dây dẫn, đơn vị đo là ôm (Ω);
• \(\rho\) là điện trở suất của chất làm dây dẫn, đơn vị đo là ôm mét (Ωm);
• $l$ là chiều dài của đoạn dây dẫn, đơn vị đo là mét (m);
• $S$ là tiết diện của dây dẫn, đơn vị đo là mét vuông (m²).