Điện trở, Điện trở suất và Định luật Ohm
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | điện trở |
| resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ | điện trở suất |
| ohms/əʊmz/ | ô-ke |
Tại sao dây mỏng nóng lên trong khi dây dày vẫn mát?
- Đẩy cùng một dòng điện qua dây mỏng và nó sẽ nóng lên nhanh chóng.
- Dây mỏng chống lại dòng chảy nhiều hơn — nó có điện trở lớn hơn.
- Điện trở là mức độ khó khăn mà một linh kiện đặt ra cho điện tích khi di chuyển qua.
- Hai khái niệm điều khiển bài học này: Định luật Ohm và điện trở suất.
Định luật Ohm: V = IR
- Đối với nhiều vật liệu, điện áp và dòng điện tỷ lệ thuận: $V = IR$.
- Hằng số $R$ chính là điện trở, đo bằng ohm ($\Omega$).
- Trên đồ thị $I$–$V$, mối quan hệ này là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
- Viết lại: điện trở càng lớn thì dòng điện càng nhỏ với cùng một điện áp.
Vẽ đường thẳng I–V
Thay đổi điện áp qua điện trở và quan sát dòng điện đi theo một đường thẳng.
Định luật Ohm liên hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở như sau:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$V = IR$ đối với thiết bị ohmic.
Một nguồn $9\ \text{V}$ đẩy $3\ \text{A}$ qua điện trở. Tìm $R$ (đơn vị Ω).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$R = V/I = 9/3 = 3\ \Omega$.
Điện trở suất: phụ thuộc vào vật liệu và hình dạng
- Điện trở phụ thuộc vào cả hình dạng và vật liệu của dây: $R = \dfrac{\rho L}{A}$.
- Điện trở suất $\rho$ là sự cản trở tự nhiên của vật liệu đối với dòng chảy.
- Dài hơn → điện trở lớn hơn; dày hơn (diện tích mặt cắt ngang $A$ lớn hơn) → điện trở nhỏ hơn.
- Đồng có $\rho$ thấp (một chất dẫn điện tốt); nichrome có $\rho$ cao (thích hợp làm phần tử nhiệt).
Sử dụng $R = \rho L/A$, dây dẫn dài hơn, mỏng hơn có:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Cả độ dài lớn hơn và tiết diện nhỏ hơn đều làm tăng $R = \rho L/A$.
Sự cản trở dòng điện nội tại của vật liệu, ký hiệu $\rho$, chính là ____ của nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Điện trở suất $\rho$ là thuộc tính vật liệu trong $R = \rho L/A$.
Vật liệu ohmic và phi ohmic
- Các thiết bị ohmic giữ nguyên $R$ không đổi — tạo ra đường thẳng $I$–$V$.
- Các thiết bị phi ohmic (như bóng đèn, diode) làm cong đường thẳng đó.
- Sợi đốt của bóng đèn nóng lên, vì vậy điện trở của nó tăng theo dòng điện.
- Luôn kiểm tra xem $R$ có thực sự không đổi hay không trước khi áp dụng $V = IR$ một cách máy móc.
Bóng đèn sợi đốt là phi ohmic — điện trở của nó tăng khi nóng lên.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Sợi đốt nóng có điện trở cao hơn, nên đường thẳng I–V của nó cong.
Chọn tất cả các phát biểu đúng về điện trở.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Ohmic V=IR, R=ρL/A, kim loại tăng theo nhiệt độ. Bóng đèn và diode là phi ohmic.
Nhiệt độ rất quan trọng
- Trong kim loại, các nguyên tử nóng rung lắc mạnh hơn, va chạm với electron nhiều hơn.
- Vì vậy điện trở của kim loại tăng theo nhiệt độ.
- Đó là lý do điện trở lạnh của bóng đèn thấp hơn rất nhiều so với điện trở khi đang phát sáng.
- Một số vật liệu lại có xu hướng ngược lại, và một vài vật liệu mất hoàn toàn điện trở (siêu dẫn).
Một pin $12\ \text{V}$ dẫn dòng $3\ \text{A}$ qua một điện trở. Hãy tìm $R$.
- $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega$.
- Gấp đôi điện áp và (nếu là vật liệu ohmic) dòng điện cũng gấp đôi.
Định luật Ohm $V = IR$ chỉ đúng cho các thiết bị ohmic có hằng số $R$ không đổi. Bóng đèn hay diode là phi ohmic — điện trở của chúng thay đổi, nên đồ thị $I$–$V$ của chúng là đường cong, không phải đường thẳng. Đừng giả định một giá trị cố định cho $R$ đối với những thiết bị này.
Điện trở oppose dòng điện: Định luật Ohm $V = IR$ (ohm), là đường thẳng $I$–$V$ cho các thiết bị ohmic. Điện trở suất cung cấp $R = \rho L/A$ — dây càng dài và càng mỏng thì điện trở càng lớn. Trong kim loại, điện trở tăng theo nhiệt độ.