Điện trở là gì? Công thức điện trở và làm bài tập vật lý?
Điện trở là một trong những từ ngữ quen thuộc khi nói đến môn vật lý. Tuy nhiên, để hiểu rõ về khái niệm điện trở là gì? thì không phải ai cũng biết. Chính vì vậy, để cung cấp thêm các kiến thức nhằm giúp các bạn nâng cao khả năng hiểu biết về ký hiệu, đơn vị đo, công thức điện trở, công dụng và một số bài tập về điện trở để bạn có thể nắm vững và làm các bài liên quan đến điện trở một cách tốt nhất. Hãy cùng Trang tài liệu tham khảo bài viết dưới đây bạn nhé!
Điện trở là gì?
Khái niệm: Điện trở thường dùng để cản trở dòng điện của một vật dẫn điện. Nếu vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, và ngược lại, nếu vật dẫn điện kém thì điện trở lớn và vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Ngoài ra, điện trở là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó cùng với cường độ dòng điện đi qua nó.
Bên cạnh đó, điện trở còn có tác dụng dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử đồng thời được ứng dụng phổ biến trong nhiều phương tiện, dụng cụ khác phục vụ cuộc sống của con người.
Kí hiệu: Điện trở được kí hiệu là chữ: R
Cách đọc điện trở:
Điện trở thường có hai loại là điện trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu, nên cách đọc điện trở cũng khác nhau, dưới đây là cách đọc điện trở 4 và 5 vạch màu:
– Đối với điện trở 4 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Là giá trị hàng chục có trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Là hệ số nhân với giá trị số mũ của 10, nó dùng để nhân với giá trị của điện trở
- Vạch màu thứ tư: Là giá trị sai số của điện trở. Vòng thứ tư là vòng ở cuối luôn luôn có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, khi đọc ta bỏ qua trị số của vòng này
– Đối với điện trở có 5 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Là giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Là giá trị hàng chục có trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Là giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ tư: Là hệ số nhân với giá trị số mũ của 10, dùng để nhân với giá trị của điện trở
- Vạch màu thứ năm: Là giá trị sai số của điện trở
Công thức tính điện trở
Công thức tính: R=U/I. Trong đó :
U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).
I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
– Điện trở là gì? Hiểu một cách đơn giản đó là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn.
– Do đó, bản chất nó là 1 sợi dây dẫn có điện trở rất lớn ( thực ra lớn bé còn tùy thuộc vào giá trị của nó), điện trở không phân cực, tức là không phân biệt âm dương.
Cách tính điện trở toàn mạch chi tiết
ó hai cách để kết nối các linh kiện điện với nhau. Trong mạch nối tiếp, chúng được mắc lần lượt còn với mạch song song, chúng được mắc dọc trên những nhánh song song. Cách mắc các điện trở thành phần sẽ quyết định điện trở toàn mạch.
1. Mạch điện nối tiếp
Bước 1: Nhận diện mạch điện nối tiếp.
Mạch điện nối tiếp là một mạch đơn khép kín, không có mạch nhánh. Đặc biệt, mọi điện trở hay các linh kiện khác của mạch điện đều được xếp thành 1 hàng.
Bước 2: Cộng toàn bộ giá trị điện trở với nhau.
Trong mạch nối tiếp, điện trở toàn mạch bằng tổng mọi điện trở. Đồng thời, cường độ dòng điện chạy qua mọi điện trở là như nhau. Vậy nên mỗi điện trở sẽ làm phần việc của mình đúng như những gì mà nó được kỳ vọng.
Ví dụ: Mạch nối tiếp có ba điện trở lần lượt là 2 Ω (ôm), 5 Ω và 7 Ω. Điện trở toàn mạch là 2 + 5 + 7 = 14 Ω.
Bước 3: Ta cũng có thể bắt đầu với cường độ dòng điện và điện áp.
Trường hợp không biết giá trị điện trở của từng thành phần, bạn hãy dựa vào Định luật Ôm: V = IR, hay điện áp = cường độ dòng điện x điện trở. Bước đầu tiên là tìm cường độ dòng điện và điện áp toàn mạch:
- Trong mạch nối tiếp, cường độ dòng điện ở mọi điểm là như nhau. Nếu biết cường độ dòng điện ở bất kỳ điểm nào, hãy dùng giá trị đó cho phương trình này.
- Điện áp toàn mạch bằng điện áp của nguồn (pin), khác điện áp của một thành phần trong mạch.
Bước 4: Thay giá trị vào Định luật Ôm.
Tiếp theo, biến đổi V = IR để tìm điện trở: R = V / I (điện trở = điện áp / cường độ dòng điện). Sau đó, thay các giá trị đã tìm được vào công thức để tìm tổng điện trở.
Ví dụ: Một mạch nối tiếp được cấp điện bởi pin 12 vôn và cường độ dòng điện đo được là 8 amp. Điện trở toàn mạch phải là RT = 12 vôn / 8 amp = 1,5 ôm.
2. Mạch điện song song
Bước 1: Hiểu mạch điện song song.
Mạch điện song song chia thành nhiều nhánh rồi hợp lại. Song từng nhánh đều có dòng điện chạy qua.
Bước 2: Tính điện trở toàn mạch từ điện trở của từng nhánh.
Bởi từng điện trở chỉ làm chậm dòng điện chạy qua một nhánh, nó chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến điện trở toàn mạch. Công thức điện trở toàn mạch RT là:
Trong đó:
- R1 là điện trở nhánh thứ nhất
- R2 là điện trở nhánh thứ hai
- ….đến nhánh cuối cùng Rn.
Ví dụ: Xét một mạch song song có ba nhánh với điện trở mỗi nhánh lần lượt là 10 Ω, 2 Ω, and 1 Ω. Hãy dùng công thức:
1/Rt = 1/10 + 1/2 +1/1 và tìm Rt
Quy đồng mẫu số: 1/Rt = 1/10 + 5/10 + 10/10
⇔ 1/Rt = (1 +5 + 10)/ 10 = 16/10 = 1,6
Nhân hai vế cho RT: 1 = 1,6RT
RT = 1 / 1,6 = 0,625 Ω.
Bước 3: Ngoài ra hãy bắt đầu với cường độ dòng điện và điện áp toàn mạch.
Nếu không biết điện trở của từng bộ phận, hãy dùng cường độ dòng điện và điện áp:
- Trong 1 mạch song song, điện áp của mỗi nhánh cũng bằng điện áp toàn mạch. Điện áp toàn mạch cũng bằng điện áp của nguồn điện như pin.
- Trong mạch song song, cường độ dòng điện có thể khác nhau dọc theo từng nhánh. Do đó, cần biết cường độ dòng điện tổng hợp để tính điện trở toàn mạch.
Bước 4: Thay những giá trị này vào Định luật Ôm.
Khi biết cường độ dòng điện và điện áp toàn mạch, bạn có thể tìm được điện trở toàn mạch bằng Định luật Ôm: R = V / I.
Ví dụ: 1 mạch song song có điện áp 9 vôn và cường độ dòng điện toàn mạch là 3 amp. Điện trở toàn mạch RT = 9 vôn / 3 amp = 3 Ω.
Bước 5: Cẩn trọng với nhánh có điện trở bằng không.
Nếu 1 nhánh trong mạch song song không có điện trở, toàn bộ dòng sẽ chạy qua nhánh đó. Khi đó, điện trở toàn mạch là không ôm.
Mạch kết hợp
Bước 1: Chia mạch của bạn thành những phần nối tiếp và song song.
Mạch kết hợp là mạch có 1 số thành phần được mắc nối tiếp (lần lượt) và một số khác được mắc song song (trên các nhánh khác nhau).
Ví dụ: 1 mạch có 2 điện trở 1 Ω và 1,5 Ω được mắc nối tiếp. Sau điện trở thứ 2, mạch này chia làm 2nhánh song song, 1 nhánh mắc một điện trở 5 Ω và nhánh còn lại đi kèm điện trở 3 Ω. Khi đó, bạn cần khoanh tròn 2 nhánh song song để tách biệt chúng với phần còn lại của mạch.
Ví dụ: 1 mạch có 2 điện trở 1 Ω và 1,5 Ω được mắc nối tiếp. Sau điện trở thứ 2, mạch này chia làm 2nhánh song song, 1 nhánh mắc một điện trở 5 Ω và nhánh còn lại đi kèm điện trở 3 Ω. Khi đó, bạn cần khoanh tròn 2 nhánh song song để tách biệt chúng với phần còn lại của mạch.
Bước 3: Đơn giản hóa sơ đồ mạch điện của bạn.
Khi đã tìm được điện trở tổng hợp của phần song song, bạn có thể gạch bỏ cả phần này trên sơ đồ. Và xem nó như là một dây đơn lẻ với điện trở bằng giá trị vừa tìm được.
Ví dụ: Hãy phớt lờ 2 nhánh và xem chúng như một điện trở 1,875 Ω.
Bước 4: Cộng các điện trở theo kiểu mắc nối tiếp.
Khi từng phần song song được thay thế bằng điện trở đơn lẻ, sơ đồ mạch điện chỉ còn là 1 vòng đơn: mạch nối tiếp. Khi đó, điện trở toàn mạch nối tiếp bằng tổng mọi điện trở riêng lẻ. Chính vì thế, bạn chỉ việc cộng dồn để có được đáp án.
Ví dụ: Sơ đồ mạch điện đã được đơn giản hóa có các điện trở 1 Ω, 1,5 Ω và một phần có điện trở 1,875 Ω ⇒ Rt = 1 + 1,5 + 1,875 = 4,375 Ω.
Bước 5: Sử dụng định luật Ôm để tìm giá trị chưa biết.
Trường hợp bạn không biết điện trở của một thành phần trong mạch, hãy tìm cách tính nó. Nếu đã biết điện áp V và cường độ dòng điện I đi qua thành phần đó, hãy tìm điện trở bằng các sử dụng định luật Ôm: R = V / I.