Giới thiệu về điện trở - bộ công thức tính điện trở chính xác nhất

Giới thiệu về điện trở - bộ công thức tính điện trở chính xác nhất

Để giúp các bạn học sinh có thể nắm vững được những kiến thức lí thuyết về bộ môn Vật Lí và vận dụng vào quá trình giải các bài tập trong đó có công thức tính điện trở. Trong bài viết này cùng học vui sẽ cung cấp cho các bạn kiến thức cơ bản và áp dụng công thức tính điện trở vào giải bài tập. Mời các bạn cùng đón đọc!

I. Định nghĩa

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng

Điện trở suất đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó

II. Công thức tính điện trở dây dẫn

1. Công thức tính điện trở suất

\({\displaystyle R={\dfrac {U}{I}}}\)

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).

Bạn cần biết: Cong thuc tinh dien tro

2. Công thức tính điện trở của dây dẫn

Điện trở R của dây dẫn tỉ lệ thuận với điện trở suất và độ dài dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây

\({\displaystyle R={L\cdot \rho \over S}\,}\)

Trong đó:

• L là chiều dài của dây dẫn, đo theo mét
• S là tiết diện (diện tích mặt cắt), đo theo m2
• ρ là điện trở suất (hay còn gọi là điện trở riêng hoặc suất điện trở), nó là thước đo khả năng kháng lại dòng điện của vật liệu. Điện trở suất của một dây dẫn là điện trở của một dây dẫn dài 1m có tiết diện \(1mm^2\), nó đặc trưng cho vật liệu dây dẫn.

3. Công thức tính điện trở tương đương

Công thức tính điện trở nối tiếp

Đối với đoạn mạch gồm 2 điện trở R1, R2 mắc nối tiếp,hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở đó.

\({\displaystyle R_{\mathrm {td} }=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}}\)

 

• Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm: \({\displaystyle I=I_{1}=I_{2}=...=I_{n}}\)
• Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng các hiệu điện thế trên mỗi điện trở: \({\displaystyle U=U_{1}+U_{2}+...+U_{n}}\)
• Điện trở tương đương của đoạn mạch bằng tổng hai điện trở thành phần: \({\displaystyle R_{td}=R_{1}+R_{2}+...+R_{n}}\)
• Hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với các điện trở: \({\displaystyle {\dfrac {U}{R_{td}}}={\dfrac {U_{1}}{R_{1}}}={\dfrac {U_{2}}{R_{2}}}=...={\dfrac {U_{n}}{R_{n}}}}\)

Công thức tính điện trở mắc song song

Trong đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó.

\({\displaystyle {\dfrac {1}{R_{\mathrm {td} }}}={\dfrac {1}{R_{1}}}+{\dfrac {1}{R_{2}}}+\cdots +{\dfrac {1}{R_{n}}}}\)

• Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các mạch rẽ: \({\displaystyle I=I_{1}+I_{2}+...+I_{n}}\)
• Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ: \({\displaystyle U=U_{1}=U_{2}=...=U_{n}}\)
• Điện trở tương đương có công thức: \({\displaystyle {\dfrac {1}{R_{\mathrm {td} }}}={\dfrac {1}{R_{1}}}+{\dfrac {1}{R_{2}}}+\cdots +{\dfrac {1}{R_{n}}}}\)
• Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với điện trở đó: \({\displaystyle IR=I_{1}R_{1}=I_{2}R_{2}=...=I_{n}R_{n}}\)
• Ưu điểm: mỗi thiết bị điện hoạt động độc lập với nhau. Vì thế mạch điện trong các gia đình, phòng ở, phòng làm việc... đều là các mạch điện song song để các thiết bị được an toàn hơn.

6. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

Công thức: \(Q = I^2.R.t\)

Trong đó:

• I:  là cường độ dòng điện của dây dẫn, đơn vị Ampe (A)
• R: là điện trở của dây dẫn, đơn vị Ôm (Ω)
• t: là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, đơn vị giây (s).
• Q: là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn, đơn vị Jun (J).

Có thể bạn quan tâm: 

• Công - công suất
• Lực đẩy Acsimet
• Khối lượng riêng của chất lỏng

Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Bài 1: Có một nguồn điện \((E=6V,r=2ΩE=6V,r=2Ω).\)

a) Tìm giá trị điện trở mạch ngoài để công suất mạch ngoài cực đại và tính cực đại đó?

b) Muốn có công suất mạch ngoài \(P_0=4W\) thì điện trở mạch ngoài bằng bao nhiêu?

Lời giải:

a) \(P_N=RI^2=\dfrac{RE^2}{(r+R)^2}=\dfrac{E^2}{(\dfrac{r}{\sqrt R}+\sqrt R)^2}\le \dfrac{E^2}{4.\dfrac{r}{\sqrt R}.\sqrt R}=\dfrac{E^2}{4r}=P_{max}\).

Vậy \(P_{max}=\dfrac{E^2}{4r}=\dfrac{6^2}{4.2}=4.5W\), dấu = xảy ra khi \(R=r=2\Omega\).

b) Cho \(P_0=4W\)

\(=\dfrac{RE^2}{(r+R)^2}=\dfrac{36R}{(2+R)^2}\Rightarrow R^2-5R+4=0\Rightarrow \left\{ \begin{array}{cc} R=1\Omega\\ R=4\Omega \end{array} \right.\).

Bài 2: Cho 1 mạch điện gồm \(R_1\) và \(R_2\) mắc nối tiếp với nhau, có hiệu điện thế của mạch là \(U = 12, R_1 = 3 Ω\), cho biết hiệu điện thế đặt vào 2 đầu \(R_2\) là 3V.

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch và giá trị của \(R_2\).

b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở \(R_2\) trong 1 phút nếu \(R_1\) mắc song song \(R_2\).

Lời giải:

a) Ta có \(R_1\) nối tiếp \(R_2\)

\(U = U_1 + U_2 \Rightarrow U_1 = U – U_2 = 12 – 3 = 9 V\)

\(I = I_1 = I_2 = \dfrac{U_1}{R_1} = 3 A\)

\(R_2 =\dfrac{ U_2} { I_2} = 1 Ω\)

b) Vì \(R_1\) mắc song song \(R_2\) ta có:

\(Q_2 = I_2.R_2.t\)

\(U = U_1 = U_2 = 12 V\)

\(I_2 =\dfrac{ U_2} { R_2} = 12 A\)

\(Q_2 = 720 J\)

Xem ngay:  bài tập về điện trở

Đây là những kiến thức cơ bản về điện trở, những bạn có đam mê với môn học Vật lý thì học phần điện trở là mục rất quan trọng và cầnphải biết những kiến thức này. Hi vọng những chia sẻ này sẽ giúp ích cho bạn. Chúc bạn thành công!