BÀI 17: ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM

I. ĐIỆN TRỞ

1. Khái niệm điện trở

*Trả lời Thảo luận 1 (SGK – tr103)

Sự va đập của các electron với các ion dương nằm tại các nút mạng trong quá trình di chuyển dưới tác dụng của điện trường ngoài là nguyên nhân gây ra điện trở.

*Kết luận

- Điện trở của một vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật dẫn. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị U, dòng điện chạy trong mạch có cường độ I thì điện trở được xác định theo công thức:

R=$\frac{U}{I}$

Trong hệ SI, điện trở có đơn vị là ôm (Ω).

2. Điện trở của một đoạn dây kim loại

- Điện trở của một đoạn dây kim loại hình trụ chiều dài l, diện tích tiết diện S được xác định theo công thức:

R=ρ.$\frac{I}{S}$

Trong đó ρ là hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm dây dẫn, gọi là điện trở suất.

*Trả lời Thảo luận 2 (SGK – tr104)

Người ta chọn đồng để làm dây điện vì:

- Đồng được coi là chất dẫn điện lí tưởng. Đồng dẫn điện tốt hơn vàng và chỉ đứng sau bạc một chút.

- Độ dẻo rất cao, rất dễ uốn, dát mỏng,… Điều này giúp dây dẫn làm bằng đồng dễ luồn qua ngóc ngách mà không ảnh hưởng đến sự dẫn điện của dây.

- Khả năng chịu nhiệt cao, điều này hạn chế và giảm thiểu đáng kể các vụ hỏa hoạn do điện.

- Giá thành rẻ so với bạc.

II. ĐỊNH LUẬT OHM

1. Định luật Ohm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở

- Cường độ dòng điện I chạy qua một điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu điện trở:

I=$\frac{U}{R}$

Khi đó, U = Ỉ còn được gọi là độ giảm thế trên R.

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr105)

- Về mặt toán học thì hai công thức tương đương nhau.

- Biểu thức R=$\frac{U}{I}$ dùng để tính điện trở của một vật bất kì và đồ thị I theo U không nhất thiết phải là đường thẳng.

- Biểu thức I=$\frac{U}{R}$ mô tả mối quan hệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu một điện trở R và cường độ dòng điện chạy qua điện trở đó; hiệu điện thế càng lớn thì điện trường trong điện trở càng lớn và cường độ dòng điện càng mạnh.

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr105)

Cường độ dòng điện chạy qua sợi dây đồng: I=$\frac{U}{R}$=$\frac{1,5}{0,6}$=2,5 A

2. Đường đặc trưng vôn – ampe

- Đối với nhiều loại vật dẫn, trong đó có kim loại, cường độ dòng điện I chạy trong vật dẫn luôn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu vật dẫn đó ở một nhiệt độ xác định, nghĩa là điện trở của vật dẫn không phụ thuộc vào U hay I. Các vật liệu tạo nên vật dẫn có tính chất này được gọi là vật liệu thuần trở, các vật liệu không có tính chất này được gọi là vật liệu không thuần trở.

- Đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế U đặt vào hai đầu dây dẫn được gọi là đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn đó. 

- Đường đặc trưng vôn – ampe là một đoạn thẳng.

*Trả lời Thảo luận 4 (SGK – tr105)

R=$\frac{U}{I}$=$\frac{25}{6}$≈4,2

*Trả lời Luyện tập (SGK – tr105)

a) Đường đặc trưng vôn – ampe:

b) Giá trị điện trở từ công thức: 

R=ρ.$\frac{I}{S}$=ρ.$\frac{4I}{\pi d^{2}}$=$\frac{1,69.10^{-8}.1.10}{\pi .0,001^{2}}$=0,22Ω

Giá trị điện trở trung bình của đoạn dây từ đường đặc trưng:

R=$\frac{\frac{0,2}{0,92}+\frac{0,4}{1,85}+\frac{0,6}{2,77}+\frac{0,8}{3,69}+\frac{1,0}{4,62}}{5}$=0,22Ω

Giá trị điện trở tính được từ công thức và từ đường đặc trưng vôn – ampe trùng khớp nhau.

III. ĐÈN SỢI ĐỐT VÀ ĐIỆN TRỞ NHIỆT

1. Đèn sợi đốt

- Đèn sợi đốt là đèn chiếu sáng khi bị đốt nóng nhờ tác dụng nhiệt của dòng điện trong kim loại. Điện trở của đèn sợi đốt biến thiên chậm theo nhiệt độ.

- Trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, điện trở tăng gần như tuyến tính theo nhiệt độ. Ở vùng nhiệt độ cao, đường biểu diễn hơi cong lên, điều này có nghĩa điện trở tăng theo nhiệt độ nhanh hơn so với vùng nhiệt độ thấp.

2. Điện trở nhiệt

- Điện trở nhiệt (thermistor) là một linh kiện điện tử mà điện trở của nó biến thiên nhanh theo nhiệt độ.

- Có hai loại điện trở nhiệt chính:

+ Điện trở nhiệt hệ số dương PTC hay còn gọi là điện trở nhiệt thuần: có nhiệt độ tăng khi nhiệt độ tăng.

+ Điện trở nhiệt hệ số âm NTC hay còn gọi là điện trở nhiệt nghịch: có điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

*Trả lời Vận dụng (SGK – tr107)

Điện trở nhiệt được sử dụng trong các mạch điện với mục đích là ngắt điện và bảo vệ mạch điện khi quá nhiệt; được dùng phổ biến trong các bảng mạch điện tử (các cảm biến) trong các nồi cơm điện, tủ lạnh, máy lạnh, lò vi sóng, lò nướng, bếp cảm ứng, ấm đun nước, bộ sạc pin,…