Điện trở là một thuật ngữ quen thuộc mà bạn có thể đã nghe trong vật lý. Nhưng ít người có thể giải thích đầy đủ khái niệm và phân tích bản chất của điện trở. Trong bài viết hôm nay romanhords.com sẽ giúp bạn tìm hiểu về điện trở của dây dẫncông thức tính toán và ứng dụng của nó trong cuộc sống hàng ngày.
Bạn đang xem: Viết công thức tính điện trở của một dây dẫn
Điện trở dây dẫn xung quanh chúng ta hàng ngày và dường như đang trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Điện trở giúp ngắt, điều hòa dòng điện, giữ an toàn cho con người trong cuộc sống hàng ngày.
Trước khi tìm hiểu điện trở của dây dẫn là gì, trước tiên chúng ta cùng nhau tìm hiểu về định nghĩa điện trở nhé!
Điện trở là gì?
Điện trở được định nghĩa là một đại lượng vật lý. Giá trị này thể hiện khả năng chịu dòng điện lớn hay nhỏ của dây dẫn. Hay đơn giản hơn, điện trở là khả năng của một số vật liệu chống lại dòng điện. Trong thực tế, điện trở được sử dụng để hạn chế lượng dòng điện chạy trong mạch, điều chỉnh mức tín hiệu và phân chia điện áp.
Điện trở của một dây dẫn là gì?
Điện trở của dây dẫn là điện trở của chính dây dẫn đó, không phải là điện trở của các thành phần khác. Điện trở khác nhau ở mỗi vật liệu để làm dây dẫn khác nhau. Có thể hiểu rằng điện trở của một dây dẫn chỉ được đặc trưng bởi đặc tính ngăn cản dòng điện chạy qua.
Điện trở này tỉ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn và điện trở suất của dây dẫn. Và chúng tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn.
Sơ đồ chỉ định các điện trở trong mạch điện:
Các điện trở trong mạch điện được biểu diễn dưới dạng sơ đồ như trong hình sau:
Đơn vị điện trở:
Đơn vị điện trở được đo bằng ôm (ký hiệu: Ω). Ngoài ra, người ta cũng sử dụng bội số của Ohms, chẳng hạn như:
Kilo-ôm (kΩ): 1 kΩ = 1000 ôm
Megaohm (M): 1 MOhm = 1000000 ôm
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở của dây dẫn?
Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào 3 yếu tố bao gồm: chiều dài của ruột dẫn, tiết diện của ruột dẫn và vật liệu làm ruột dẫn. Kiểm tra các ví dụ sau đây để chứng minh điều đó.
Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài của dây dẫn
Nếu nối bóng đèn vào một dây dẫn ngắn có hiệu điện thế không đổi thì bóng đèn sáng tốt, nhưng nếu thay bằng một dây dẫn khác dài hơn, cùng tiết diện và cùng chất liệu thì bóng đèn sáng hơn lờ mờ. Bởi vì tại thời điểm này, dây khá dài có điện trở cao hơn dây ban đầu.
Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn
Nếu để ý các bạn sẽ thấy mỗi đường dây trong hệ thống truyền tải điện 500 kV của nước ta gồm 4 dây được mắc song song với nhau. Tiết diện của mỗi dây này là 373 mm2, như vậy mỗi dây điện sẽ có tổng tiết diện là 373 mm2x4 = 1492 mm2. Người ta dùng loại dây này để làm cho điện trở đường tải thấp hơn so với dùng dây đơn.
Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
Nước biển có điện trở suất khoảng 0,2 Ohm.m, trong khi nước uống thông thường có điện trở suất từ 20 Ohm.m đến 2000 Ohm.m. Do đó, nước biển sẽ dẫn điện tốt hơn nước uống bình thường, khoảng 100-10000 lần.
Công thức tính điện trở của dây dẫn
Công thức tính điện trở của dây dẫn theo định luật Ôm
Ở đó:
I là cường độ dòng điện đo bằng ampe (kí hiệu A)
U là hiệu điện thế đo bằng vôn (kí hiệu V).
R là điện trở đo bằng ôm (ký hiệu Ω)
Công thức tính điện trở của dây dẫn dựa vào thông số của dây
R = .L/S
Ở đó:
R là điện trở
ρ là điện trở cụ thể tùy thuộc vào vật liệu
L là chiều dài của chuỗi
S là tiết diện của dây
Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện và làm bằng cùng một chất liệu tỉ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn. Ví dụ ta có hai dây dẫn 1 và 2 cùng tiết diện, làm bằng cùng một vật liệu, chiều dài L1, L2, ta có:
R1/R2 = L1/L2
Ở 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 các dây dẫn có cùng chiều dài, làm bằng cùng một chất liệu thì tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn. Ví dụ: nếu chúng ta có hai dây dẫn 1 và 2 có cùng chiều dài, được làm bằng cùng một loại vật liệu và có tiết diện S1 và S2, thì:
R1/R2 = S2/S1
Ở đó:
R1, S1 : điện trở và tiết diện của dây dẫn 1.
R2, S2 : điện trở và tiết diện của dây dẫn 2.
Tổn thất do lực cản
Nếu một dòng điện I chạy qua bất kỳ dây dẫn hoặc vật dẫn điện nào có điện trở R, lượng điện năng này sẽ được chuyển thành nhiệt và thất thoát ra môi trường xung quanh, gây ra sự mất năng lượng P.
Để hạn chế tổn thất do điện trở gây ra, các kỹ sư thường sử dụng chất liệu dây dẫn điện tốt hơn, tiết diện dây lớn hơn, điện áp cao hơn trong quá trình truyền tải điện năng.
Bài tập ứng dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn
Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Một sợi dây dẫn niken dài 30m có tiết diện 0,3 mm2 mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn này.
Bản tóm tắt:
Dây niken có ρ = 1,1.10-6Ω.m; l = 30m; S = 0,3 mm2 = 0,3.10-6 m2; U = 220V;
tôi = ?
Trả lời:
Điện trở của dây dẫn bằng:
Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn bằng
Tôi = U/R = 220/110 = 2A
Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lý 9): Khi đèn sáng hơn bình thường thì nó có điện trở R1 = 7,5 Ω và cường độ dòng điện qua đèn là I = 0,6 A. Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc nối tiếp với nhau. Hiệu điện thế U = 12 V, như hình 11.1.
a) Phải điều chỉnh điện trở R2 bằng bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?
b) Biến trở này có điện trở cực đại Rb = 30Ω, cuộn dây làm bằng hợp kim niken có tiết diện S = 1 mm2. Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này.
Xem thêm: Sơ đồ-tả nhà em lớp 5, Sơ đồ-tả nhà em
Bản tóm tắt:
RD = R1 = 7,5 Ω và Id = I = 0,6 A; đèn sê-ri biến trở; U = 12V
a) Để đèn sáng bình thường Rb = R2 = ?
b) Rb max = 30 Ω, dây niken ρ = 0,4.10-6 Ω.m, S = 1 mm2 = 1.10-6 m2, l = ?
Trả lời:
Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện trong mạch phải bằng 0,6 A. Khi đó điện trở tương đương của mạch là:
Rtđ = UI = 120,6 = 20
Theo mạch điện hình 11.1 thì Rtđ = R1 + R2
Từ đây tính được R2 = Rtđ – R1 = 20 – 7,5 = 12,5 ôm
b) Từ công thức
Bài viết trên đã tóm tắt các khái niệm một cách hoàn hảo điện trở của dây dẫn và công thức của đại lượng vật lý này. Hi vọng qua bài viết các bạn đã hiểu và giải thích được điện trở là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến sức đề kháng? Và có những ứng dụng thực tế hữu ích.
