Điện trở là gì?

Mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ cho khả năng dẫn điện khác nhau. Nếu một vật liệu cho phép một dòng điện đáng kể chạy qua ngay cả khi điện áp đặt vào nhỏ, ta gọi nó là vật dẫn. Nếu một vật liệu chỉ cho một dòng điện nhỏ chạy quay kể cả khi điện áp đặt vào lớn, thì vật liệu đó là chất cách điện.

Thuộc tính quyết định độ lớn dòng điện sẽ chạy qua vật liệu theo một điện áp nhất định được gọi là điện trở (ký hiệu là R). Điện trở đặc trưng cho khả năng dẫn điện của vật liệu. Một đoạn dây được làm từ kim loại dẫn điện cao (chẳng hạn như đồng) sẽ có điện trở thấp, và một lớp cao su cách điện bao quanh dây sẽ có điện trở cao.

Điện trở

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu. Điện trở là một trong những linh kiện điện tử phổ biến. Như tên của nó, các thiết bị này cản trở dòng điện chạy qua. Điện trở đóng một vai trò rất quan trọng trong các mạch điện tử, không phải vì chúng chỉ đơn giản là cản trở dòng điện, mà vì chúng cản trở một cách chính xác và có thể điều khiển được.

Đơn vị của điện trở là Ohm, kí hiệu là Ω. Một vật có điện trở thấp nhỏ hơn 1Ω có thể được coi là vật dẫn điện. Nếu điện trở của vật ở mức hàng chục triệu Ohms có thể coi là vật cách điện.

Kết nối điện trở Nối Tiếp và Song Song

Điện trở nối tiếp:

Một mạch gồm nhiều điện trở nếu chúng được nối với nhau sao cho 1 dòng điện có thể chạy qua tất cả,các điện trở đó được gọi là mắc nối tiếp.

Hình 1. Các điện trở mắc nối tiếp.

Để tính toán tổng trở, còn được gọi là điện trở tương đương của các điện trở mắc nối tiếp, ta chỉ cần cộng tất cả các giá trị điện trở mắc nối tiếp với nhau. Trong ví dụ ở hình trên, điện trở tương đương là R1 + R2.

Điện trở song song:

Khi mắc điện trở song song hiệu điện thế hai đầu các điện trở đều bằng nhau.

Hình 2. Các điện trở mắc song song.

Khi chỉ có hai điện trở,ta có thể sử dụng công thức “tích trên tổng”:

Nếu có nhiều hơn hai điện trở mắc song song ta sử dụng biểu thức sau:

Định luật Ohm

Công thức sau biểu thị mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở:

U = I * R

U : Điện áp hai đầu dây (V)

I : Cường độ dòng điện (A)

R : Điện trở (Ω) Ohm

Đây được gọi là định luật Ohm. Nó là nền tảng của phân tích mạch cơ bản.Ta có thể viết lại phương trình trên như sau:

Hoặc :

Ta có thể diễn tả 3 công thức trên như sau:

• Nếu cho dòng điện I chạy qua linh kiện có điện trở R thì điện áp trên linh kiện đó bằng I nhân với R.
• Nếu đặt điện áp V vào linh kiện có điện trở R thì cường độ dòng điện chạy qua linh kiện đó sẽ là V chia cho R.
• Nếu điện áp của một linh kiện giảm là V và có dòng điện I chạy qua thì điện trở của linh kiện đó là V chia cho I.

Áp dụng định luật Ôm

Hãy xem một ví dụ đơn giản về cách sử dụng định luật Ôm để tìm một đại lượng chưa biết. Trong trường hợp này ta sẽ tìm cường độ dòng điện.

Bước đầu tiên là tính toán điện trở tương đương.

Hình 4. Mạch tương đương

Theo Định luật Ohm dòng điện qua các điện trở mắc nối tiếp sẽ là:

Trong đoạn mạch này không có đường dẫn dòng điện nào khác, vì vậy nếu 1 A chạy qua các điện trở thì 1 A cũng là tổng dòng điện được cung cấp bởi pin.

Bây giờ chúng ta hãy tính toán điện áp rơi trên các điện trở. Chúng ta biết rằng điện áp bằng cường độ dòng điện nhân với điện trở, vì vậy mặc dù hai điện trở có cùng dòng điện, nhưng điện áp giảm sẽ khác nhau vì điện trở khác nhau.

Công Suất của điện trở

Định luật Ohm cho phép chúng ta tính công suất tiêu thụ của một điện trở nếu chúng ta biết

• điện áp trên điện trở và dòng điện chạy qua điện trở, hoặc
• điện áp trên điện trở và điện trở của nó, hoặc
• dòng điện chạy qua điện trở và điện trở của nó.

Công thức tính công suất :

Các công thức biến đổi :

Ví dụ : Sử dụng các giá trị điện áp và dòng điện cho R1 để xác minh rằng tất cả các công thức này đều tạo ra cùng một kết quả:

Nếu chúng ta muốn biết công suất tiêu thụ của toàn mạch, chúng ta có thể cộng công suất tiêu thụ của các thành phần riêng lẻ hoặc chúng ta có thể nhân hiệu điện thế của nguồn điện với cường độ dòng điện được cung cấp từ nguồn điện: