01Kiến thức cần nhớ
1. Điện trở và định luật Ôm
Đặt hiệu điện thế vào hai đầu một vật dẫn thì có dòng chạy qua. Tỉ số
gọi là điện trở của vật dẫn, đơn vị ôm (): . Cùng , vật có lớn thì nhỏ: điện trở đo mức cản trở dòng điện.
Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở (kim loại giữ nhiệt độ không đổi): cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở,
Đổi đơn vị trước khi thay số: , , .
Chọn điện trở, kéo U: ampe kế, vôn kế đổi số và dòng chạy nhanh hay chậm theo I. Bấm Ghi điểm đo để đánh dấu các điểm (U; I) lên đồ thị: chúng nằm trên một đường thẳng qua gốc, độ dốc là 1/R.
2. Điện trở của dây dẫn
Dây dẫn đồng chất, tiết diện đều có điện trở
với là chiều dài (), là tiết diện (), là điện trở suất của vật liệu (). Dây dài gấp đôi thì điện trở gấp đôi; tiết diện gấp đôi thì điện trở giảm một nửa. Với dây tròn đường kính , .
Điện trở suất ở khoảng (số làm tròn):
| Vật liệu | |
|---|---|
| Bạc | |
| Đồng | |
| Nhôm | |
| Sắt | |
| Constantan (hợp kim) | |
| Nicrom (hợp kim) |
Dây dẫn điện làm bằng đồng, nhôm vì nhỏ; dây đun của ấm, bàn là làm bằng nicrom vì lớn nên cùng dòng điện toả nhiều nhiệt.
Đổi vật liệu, chiều dài ℓ, đường kính d. Bấm Kéo dài gấp 2: dây dài ra nhưng mảnh đi (thể tích không đổi) nên điện trở tăng 4 lần, không phải 2 lần.
3. Đặc tuyến vôn–ampe
Đặc tuyến – của một phần tử là đồ thị theo .
- Điện trở thường (kim loại ở nhiệt độ không đổi): đường thẳng qua gốc toạ độ. Phần tử như vậy gọi là tuyến tính, có không đổi. Độ dốc của đồ thị – bằng (không phải ).
- Bóng đèn sợi đốt: đường cong, càng lên càng "bẹt" về phía trục . Dây tóc nóng lên khi dòng tăng nên tăng: phần tử phi tuyến.
Với đường cong, điện trở tại một điểm là (tỉ số toạ độ của điểm đó), không phải giữa hai điểm.
Kéo U: điểm vàng chạy trên đường thẳng của điện trở, điểm cyan chạy trên đường cong của bóng đèn. Điện trở không đổi, còn điện trở của đèn (U/I) tăng vì dây tóc nóng lên. Đường cong là mô hình, không phải số đo thật.
4. Điện trở phụ thuộc nhiệt độ
Ở kim loại, nhiệt độ tăng thì dao động của các ion tinh thể mạnh lên, cản trở electron nhiều hơn, nên điện trở tăng. Trong khoảng nhiệt độ không quá rộng:
là điện trở ở nhiệt độ , là hệ số nhiệt điện trở (), là độ chênh nhiệt độ (độ chênh theo và theo bằng nhau). Kim loại có (vonfram, bạch kim: cỡ ). Chất bán dẫn dùng làm nhiệt điện trở NTC có điện trở giảm khi nóng.
Hệ quả: bóng đèn sợi đốt khi nguội có điện trở cỡ lúc sáng, nên lúc mới bật dòng điện lớn (dòng khởi động), rồi giảm dần; vì thế bóng hay cháy đúng lúc bật. Nhiệt kế điện trở đo nhiệt độ từ giá trị đo được.
Chế độ Bật đèn: bấm Bật đèn, dòng vọt lên 5,5 A lúc dây còn nguội rồi giảm về 0,55 A khi dây nóng tới 2020 °C. Chế độ Quét nhiệt độ: kéo t để so dây vonfram (R tăng) với nhiệt điện trở NTC (R giảm).
02Tóm tắt
| Nội dung | Công thức |
|---|---|
| Điện trở | , |
| Định luật Ôm | |
| Dây dẫn | ; kéo dãn lần thì |
| Đặc tuyến | thẳng qua gốc: tuyến tính, độ dốc ; cong: tại điểm |
| Nhiệt độ | ; kim loại , NTC ngược lại |
03Mở rộng
Siêu dẫn. Một số vật liệu khi làm lạnh dưới nhiệt độ tới hạn có điện trở bằng hẳn: dòng điện chạy trong vòng siêu dẫn có thể duy trì rất lâu không cần nguồn. Nam châm siêu dẫn dùng trong máy chụp cộng hưởng từ và máy gia tốc.
Điện trở của dây dẫn trong đời sống. Dây dẫn dài làm điện áp tụt: dây đồng dài đường kính ở Ví dụ 3 có nên với dòng hiệu điện thế rơi trên dây là gần và toả nhiệt ngay trên dây. Vì vậy thiết bị công suất lớn phải dùng dây tiết diện lớn.