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

Điện trở là một thuật ngữ quen thuộc mà chắc hẳn bạn đã từng nghe qua trong môn Vật lý. Tuy nhiên, để giải thích khái niệm và phân tích bản chất của sự phản kháng thì rất ít người có thể giải thích được đầy đủ. Trong bài viết hôm nay timhieulichsuquancaugiay.edu.vn sẽ giúp các bạn tìm hiểu về điện trở của dây, công thức tính và ứng dụng của nó trong đời sống hàng ngày.

Điện trở của dây là bao nhiêu?

Điện trở dây dẫn xuất hiện xung quanh chúng ta hàng ngày và dường như trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Điện trở giúp cản trở, điều tiết dòng điện, đảm bảo an toàn cho con người trong sinh hoạt.

Trước khi tìm hiểu điện trở của dây là gì chúng ta cùng tìm hiểu định nghĩa về điện trở trước nhé!

Sự phản kháng là gì?

Điện trở được định nghĩa là một đại lượng vật lý. Đại lượng này thể hiện khả năng chống lại dòng điện lớn hay nhỏ của dây. Hay nói một cách đơn giản, điện trở là khả năng của một số vật liệu cụ thể cản trở dòng điện. Trong cuộc sống, điện trở được dùng để hạn chế dòng điện chạy qua mạch, điều chỉnh mức tín hiệu và phân chia điện áp.

Điện trở dây dẫn là gì?

Điện trở của dây là điện trở của chính dây đó chứ không phải qua bất kỳ linh kiện nào khác. Điện trở của mỗi vật liệu là khác nhau để tạo ra các dây dẫn khác nhau. Có thể hiểu rằng điện trở của dây dẫn chỉ đặc trưng cho tính chất chống lại dòng điện.

Điện trở này tỉ lệ thuận với chiều dài dây và điện trở suất của dây. Và chúng tỉ lệ nghịch với tiết diện dây.

Sơ đồ ký hiệu điện trở trong mạch điện:

Điện trở trong mạch điện được biểu thị bằng sơ đồ như trong hình sau:

Đơn vị điện trở:

Đơn vị của điện trở được tính bằng ôm (ký hiệu: Ω). Ngoài ra, người ta còn sử dụng bội số ohm như:

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

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào ba yếu tố gồm: chiều dài dây dẫn, tiết diện dây dẫn và vật liệu làm dây dẫn. Hãy xem những ví dụ sau đây để chứng minh điều đó.

Điện trở phụ thuộc vào chiều dài dây

Khi bạn nối bóng đèn vào một sợi dây ngắn có hiệu điện thế không đổi thì đèn sẽ sáng bình thường nhưng nếu thay bằng một sợi dây dài hơn, vẫn có cùng tiết diện và làm từ cùng một chất liệu thì đèn sẽ mờ đi. . yếu hơn. Vì lúc này sợi dây khá dài đó có điện trở lớn hơn sợi dây ban đầu.

Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây

Nếu để ý, bạn sẽ nhận thấy mỗi đường dây trong hệ thống đường dây truyền tải điện 500kV của nước ta gồm có 4 dây nối song song. Tiết diện mỗi dây là 373 mm2 nên mỗi đường truyền sẽ có tổng tiết diện là 373 mm2x4 = 1492 mm2. Sở dĩ người ta sử dụng cách đấu dây như vậy là để làm cho điện trở của đường dây truyền tải nhỏ hơn so với khi sử dụng một dây.

Điện trở phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện

Nước biển có điện trở suất khoảng 0,2Ω.m, trong khi nước uống thông thường có điện trở suất từ ​​20Ω.m đến 2000Ω.m. Vì vậy, nước biển sẽ dẫn điện tốt hơn khoảng 100 đến 10.000 lần so với nước uống thông thường.

Công thức tính điện trở của dây dẫn

Công thức tính điện trở dây dẫn theo định luật Ohm

Xem thêm : Phương pháp Effortless English: Cách học tiếng Anh tự nhiên và hiệu quả!

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện, đo bằng ampe (ký hiệu A)

• U là điện áp, đo bằng vôn (ký hiệu V)

• R là điện trở, đo bằng ôm (ký hiệu Ω)

Công thức tính điện trở dây dẫn dựa vào thông số của dây dẫn

R = ρ.L/S

Xem thêm : Phương pháp Effortless English: Cách học tiếng Anh tự nhiên và hiệu quả!

Trong đó:

• R là điện trở

• ρ là điện trở suất phụ thuộc vào vật liệu

• L là chiều dài của dây

• S là tiết diện của dây

Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện và làm từ cùng một loại vật liệu sẽ tỷ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn. Ví dụ ta có hai đoạn dây 1 và 2 có cùng tiết diện, làm từ cùng một loại vật liệu, có chiều dài L1, L2, ta có:

R1/R2 = L1/L2

Xem thêm : Phương pháp Effortless English: Cách học tiếng Anh tự nhiên và hiệu quả!

Trong đó:

• R1, L1: điện trở và chiều dài dây dẫn 1.

• R2, L2: điện trở và chiều dài dây 2.

Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài, làm từ cùng một loại vật liệu, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn. Ví dụ: Ta có hai đoạn dây 1 và 2 có cùng chiều dài, được làm từ cùng một loại vật liệu và có tiết diện S1 và S2, khi đó:

R1/R2 = S2/S1

Trong đó:

• R1, S1: điện trở và tiết diện dây dẫn 1.

• R2, S2: điện trở và tiết diện dây dẫn 2.

Tổn thất do sức đề kháng

Khi dòng điện I chạy qua dây dẫn hoặc bất kỳ vật dẫn điện nào có điện trở R thì lượng điện năng này sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng và thất thoát ra môi trường gây tổn thất năng lượng P.

Để hạn chế tổn thất do điện trở gây ra, trong quá trình truyền tải điện, các kỹ sư thường sử dụng vật liệu 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 áp dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

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

Xem thêm : [So sánh] Thì tương lai tiếp diễn và tương lai hoàn thành

Bản tóm tắt:

Dây nichrome có ρ = 1.1.10-6Ω.m; l = 30m; S = 0,3mm2 = 0,3,10-6m2; U = 220V;

Tôi = ?

Giải pháp:

Điện trở của dây là:

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là

Tôi = U/R = 220/110= 2A

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

a) Biến trở R2 phải điều chỉnh giá trị bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này có điện trở lớn nhất là Rb = 30Ω với một cuộn dây làm bằng hợp kim niken có tiết diện S = 1mm2. Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm điện trở này.

Xem thêm : [So sánh] Thì tương lai tiếp diễn và tương lai hoàn thành

Bản tóm tắt:

RĐ = R1 = 7,5Ω và IĐ = I = 0,6A; loạt đèn biến trở; U = 12V

a) Để đèn sáng bình thường Rb = R2 = ?

b) Rb max = 30Ω, dây niken ρ = 0,4,10-6Ω.m, S = 1mm2 = 1,10-6m2, l = ?

Giải pháp:

Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện chạy qua mạch phải đúng 0,6 A. Khi đó điện trở tương đương của mạch là:

Rtđ= UI = 120,6 = 20 Ω

Theo sơ đồ hình 11.1 thì Rtđ = R1 + R2

Từ đó tính 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 dây dẫn và công thức tính đại lượng vật lý này. Hy vọng qua bài viết các bạn có thể hiểu và giải thích được kháng cự là gì? Sức đề kháng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Và có những ứng dụng thực tế hữu ích.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục