Lý thuyết Vật lí 11 Kết nối tri thức bài 23: Điện trở. Định luật Ôm: Công thức tính định luật OHM

Vậy chi tiết Điện trở là gì? Công thức và phát biểu định luật Ôm (OHM) ra sao? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

I. Điện trở

1. Định nghĩa điện trở

· Điện trở R là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn.

Trong đó:

- U là hiệu điện thế, đơn vị là vôn (V)

- I là cường độ dòng điện, đơn vị là ampe (A)

- R là điện trở, đơn vị là (Ω)

· Một số bội số của ôm: 1kΩ = 1000Ω

1MΩ = 1000kΩ = 1000 000Ω

2. Đường đặc trưng vôn – ampe

- Đường đặc trưng vôn – ampe là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa hiệu điện thế đặt vào và dòng điện chạy qua linh kiện đang xét.

- Đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở là hàm bậc nhất, có đồ thị là một đường thẳng xuất phát từ gốc toạ độ. Công thức biểu diễn là: I = kU, với k là hằng số không đổi gọi là độ dẫn điện.

- Đồ thị có độ dốc càng lớn thì có điện trở R càng nhỏ.

II. Định luật Ohm

· Cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu vật dẫn, tỉ lệ nghịch với điện trở của vật dẫn.

· Biểu thức: 

Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là ampe, kí hiệu là A.

U là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, đơn vị là vôn, kí hiệu là V.

R là điện trở của vật dẫn, đơn vị là ôm, kí hiệu là Ω.

III. Nguyên nhân gây ra điện trở và ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

1. Nguyên nhân gây ra điện trở trong vật dẫn kim loại

Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng, nhiệt độ càng cao, các ion dương dao động càng mạnh. Dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể cản trở chuyển động của các electron tự do là nguyên nhân chính gây ra điện trở của kim loại.

Mở rộng: điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất

ρ = ρ₀[1 + α(t – t₀)]

Trong đó:

- ρ là điện trở suất ở nhiệt độ t, đơn vị là ôm nhân mét (Ω.m)

- ρ₀ là điện trở suất ở nhiệt độ t₀, đơn vị là ôm nhân mét (Ω.m)

- α là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị là K^-1.

- t - t₀ là độ biến thiên nhiệt độ.

Ngoài ra ta cũng có thể viết biểu thức của điện trở dưới dạng:

R = R₀[1 + α(t – t₀)]

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

a) Điện trở của đèn sợi đốt

- Dòng điện chạy qua điện trở làm nóng nó. Hiệu ứng đốt nóng xảy ra khi electron va chạm với các nguyên tử, làm dao động nhanh hơn và tạo ra nhiệt độ cao hơn.

- Dòng điện chạy qua dây tóc của bóng đèn sinh nhiệt, làm dây tóc nóng lên và thay đổi điện trở. Khi U/I tăng, đường đặc trưng bắt đầu cong, cho thấy điện trở tăng lên.

- Điện trở của dây tóc bóng đèn phụ thuộc vào nhiệt độ và được xác định bởi đường đặc trưng vôn-ampe (Hình 23.5).

b) Điện trở nhiệt

Điện trở nhiệt là linh kiện có điện trở thay đổi rõ rệt theo nhiệt độ.

- Điện trở của điện trở nhiệt NTC giảm khi nhiệt độ tăng.

- Điện trở của điện trở nhiệt PTC tăng khi nhiệt độ tăng.