Giải thích điện trở của dây dẫn, công thức tính & bài tập thực hành

Điện trở là thuật ngữ khá quen thuộc mà chắc hẳn các em đã từng nghe qua trong môn học Vật lý. Thế nhưng để giải thích khái niệm và phân tích bản chất của điện trở thì rất ít người có thể giải thích đầy đủ. Trong bài viết ngày hôm nay, Monkey sẽ giúp các em tìm hiểu về điện trở của dây dẫn, công thức tính và những vận dụng của nó trong đời sống thường ngày.

10 triệu++ trẻ em tại 108 nước đã
giỏi tiếng Anh như người bản xứ &
phát triển ngôn ngữ vượt bậc qua
các app của Monkey

Đăng ký ngay để được Monkey tư vấn sản phẩm phù hợp cho con.

Điện trở của dây dẫn là gì? 

Điện trở của dây dẫn Open hàng ngày xung quanh tất cả chúng ta và có vẻ như trở thành một phần không hề thiếu trong đời sống. Điện trở giúp cản trở, kiểm soát và điều chỉnh dòng điện và bảo vệ bảo đảm an toàn cho con người trong hoạt động và sinh hoạt .
Trước khi đi vào khám phá về điện trở của dây dẫn là gì, tất cả chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu và khám phá về định nghĩa điện trở trước nhé !

Điện trở là gì?

Điện trở ( Resistor ) được định nghĩa là một đại lượng vật lý. Đại lượng này biểu trưng cho năng lực cản trở dòng điện lớn hay nhỏ của dây dẫn. Hay hiểu một cách đơn thuần, điện trở chính là năng lực cản trở dòng điện của những vật tư đơn cử. Trong đời sống, điện trở được sử dụng dùng để hạn chế cường độ dòng điện chạy qua trong mạch, kiểm soát và điều chỉnh mức độ tín hiệu và chia điện áp .

Điện trở dây dẫn là gì?

Điện trở của dây dẫn là điện trở của chính dây dẫn đó, không qua bất kể linh phụ kiện nào khác. Điện trở khác nhau ở mỗi vật liệu để làm dây dẫn khác nhau. Có thể hiểu điện trở dây dẫn chỉ đặc trưng đặc thù cản trở dòng điện .
Điện trở này có tỷ suất thuận với chiều dài dây dẫn và điện trở suất của dây dẫn. Và chúng tỉ lệ nghịch với tiết diện dây .

Ký hiệu sơ đồ của điện trở trong mạch điện:

Điện trở trong mạch điện được ký hiệu sơ đồ như trong hình sau :

Đơn vị điện trở: 

Đơn vị của điện trở được tính bằng đơn vị chức năng ôm ( kí hiệu : Ω ). Ngoài ra, người ta còn sử dụng những bội số của ôm như :

• Kiloôm ( kΩ ) : 1 kΩ = 1000 Ω
• Mêgaôm ( MΩ ) : 1M Ω = 1000000 Ω

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào yếu tố nào? 

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào 3 yếu tố bao gồm: chiều dài dây dẫn, tiết diện dây dẫn và vật liệu làm dây dẫn. Hãy tìm hiểu những ví dụ sau chứng minh điều đó. 

Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn 

Khi mắc một bóng đèn vào dây dẫn ngắn có hiệu điện thế không đổi thì đèn sáng thông thường, nhưng nếu thay bằng dây dẫn khác dài hơn, vẫn có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật tư, đèn sẽ bị sáng yếu hơn. Vì lúc này, dây dẫn khá dài ấy có điện trở lớn hơn dây khởi đầu .

Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn 

Nếu chú ý quan tâm, những em sẽ nhận thấy mỗi đường dây tải trong mạng lưới hệ thống đường dây tải điện 500 kV của nước ta gồm có bốn dây mắc song song với nhau. Tiết diện mỗi dây này là 373 mm2, vậy mỗi đường dây tải điện sẽ có tiết diện tổng là 373 mm2x4 = 1492 mm2. Lý do người ta sử dụng cách mắc dây như vậy là để làm cho điện trở của đường dây tải nhỏ hơn so với khi dùng một dây .

Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn 

Nước biển có điện trở suất khoảng chừng 0,2 Ω. m, trong khi đó nước uống thường thì có điện trở suất trong khoảng chừng từ 20 Ω. m đến 2000 Ω. m. Chính thế cho nên, nước biển sẽ dẫn điện tốt hơn so với nước uống thường thì khoảng chừng từ 100 đến 10000 lần .

Công thức tính điện trở của dây dẫn 

Công thức tính điện trở dây dẫn theo định luật ôm

Trong đó :

• I là cường độ dòng điện, đo bằng ampe ( ký hiệu A )
• U là hiệu điện thế, đo bằng vôn ( ký hiệu V )
• R là điện trở, đo băng ôm ( ký hiệu Ω )

Công thức tính điện trở dây dẫn dựa theo các thông số của dây                                   

                                                                                                         R = ρ.L/S

Trong đó :

• R là điện trở
• ρ là điện trở suất phụ thuộc vào vào vật liệu
• L là chiều dài của dây
• S là tiết diện của dây

Điện trở của những dây dẫn có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật tư thì sẽ tỷ suất thuận với chiều dài của dây dẫn. Ví dụ, ta có hai đoạn dây dẫn 1 và 2 có cùng tiết diện, được làm từ cùng một loại vật tư, có chiều dài là L1, L2, ta có :

R1/R2 = L1/L2

Trong đó :

• R1, L1 : điện trở và chiều dài của dây dẫn 1 .
• R2, L2 : điện trở và chiều dài của dây dẫn 2 .

Điện trở của những dây dẫn có cùng chiều dài, được cùng làm từ một loại vật tư thì tỷ suất nghịch với tiết diện của dây dẫn. Ví dụ, ta có hai đoạn dây dẫn 1 và 2 có cùng chiều dài, được làm từ cùng một loại vật tư và có tiết diện là S1 và S2, thì :
R1 / R2 = S2 / S1
Trong đó :

• R1, S1 : điện trở và tiết diện của dây dẫn 1 .
• R2, S2 : điện trở và tiết diện của dây dẫn 2 .

Tốn thất do điện trở

Khi có dòng điện I chạy qua dây dẫn hoặc vật dẫn điện bất kể có điện trở R, lượng nguồn năng lượng điện năng này sẽ được chuyển thành nhiệt năng thất thoát ra môi trường tự nhiên, gây tổn thất nguồn năng lượng P. .
Để hạn chế những tổn thất do điện trở gây ra, trong quy trình truyền tải điện năng, những kỹ sư thường sử dụng những vật tư làm dây dẫn có độ dẫn điện tốt hơn, tiết diện dây lớn hơn và điện áp cao hơn .

Xem thêm: Tổng hợp kiến thức liên quan đến cường độ dòng điện dễ hiểu

Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Một dây dẫn bằng nicrom dài 30m, tiết diện 0,3mm2 được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.

Tóm tắt :
Dây nicrom có ρ = 1,1. 10-6 Ω. m ; l = 30 m ; S = 0,3 mm2 = 0,3. 10-6 mét vuông ; U = 220V ;
I = ?
Lời giải :
Điện trở của dây dẫn là :

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là
I = U / R = 220 / 110 = 2A

Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Một bóng đèn khi sáng hơn bình thường có điện trở R1 = 7,5Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó là I = 0,6 A. Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế U = 12V như sơ đồ hình 11.1.

a ) Phải kiểm soát và điều chỉnh biến trở có trị số điện trở R2 là bao nhiêu để bóng đèn sáng thông thường ?
b ) Biến trở này có điện trở lớn nhất là Rb = 30 Ω với cuộn dây dẫn được làm bằng kim loại tổng hợp nikelin có tiết diện S = 1 mm2. Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này .
Tóm tắt :
RĐ = R1 = 7,5 Ω và IĐ đm = I = 0,6 A ; đèn tiếp nối đuôi nhau biến trở ; U = 12V
a ) Để đèn sáng thông thường, Rb = R2 = ?
b ) Rb max = 30 Ω, dây nikelin ρ = 0,4. 10-6 Ω. m, S = 1 mm2 = 1.10 – 6 mét vuông, l = ?
Lời giải :
Để bóng đèn sáng thông thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải đúng là 0,6 A. Khi ấy điện trở tương tự của mạch là :
Rtđ = UI = 120,6 = 20 Ω
Theo sơ đồ hình 11.1 thì Rtđ = R1 + R2

Từ đó tính được R2 = Rtđ – R1 = 20 – 7,5 = 12,5Ω

b ) Từ công thức

Bài viết trên đã tổng hợp đầy đủ các khái niệm về điện trở của dây dẫn và công thức tính của đại lượng vật lý này. Hy vọng rằng, qua bài viết các em đã có thể hiểu và giải thích được điện trở là gì? Điện trở phụ thuộc vào những yếu tố nào? Và có những ứng dụng có ích vào trong thực tế. 

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Điện Tử Bách Khoa