2.5 Điện trở
Lúc bắt đầu...
Đường vắngLàm thế nào bạn sẽ giải thích cho ai đó phản kháng là gì? Bạn đã bao giờ đi bộ xuống một con đường hẹp, vắng vẻ? Và một con phố chật hẹp trong thành phố đông đúc? Trong trường hợp nào bạn sẽ đi bộ xuống phố nhanh hơn?
Tất nhiên, đối với một người lao xuống một con đường đầy người, đám đông sẽ cản trở lối đi. Việc không thể đi lại tự do qua đường phố có thể được hình dung như sự phản kháng.
Điện trở dẫn
Tình huống tương tự cũng xảy ra khi có dòng điện chạy qua mạch. Tất cả các thành phần, ngay cả các dây kết nối làm bằng chất dẫn điện, đều cản trở sự di chuyển của các electron tự do, tức là dòng điện.
Sự di chuyển của dòng điện qua một dây dẫn thường được giải thích là sự di chuyển của nước qua các đường ống. Nếu đường ống rộng, nước sẽ đi qua dễ dàng hơn và lực cản sẽ ít hơn, nhưng nếu đường ống hẹp, nước sẽ đi qua với nhiều ma sát hơn với thành nên ta nói lực cản cao hơn. Điện trở trong dây được tạo ra do va chạm của electron với các ion kim loại.
Một chai nước lớn đã được đặt ở một độ cao nhất định. Chúng tôi kết nối một vòi vườn ngắn với nó, vòi này thoát nước vào thùng chứa. Lượng nước chảy là lượng điện và độ cao nơi đặt chai tương tự với điện áp. Chai được đặt càng cao thì nước đi qua vòi vườn vào thùng chứa càng nhiều. Bằng cách tăng hiệu điện thế, chiều cao đặt bình, chúng ta cũng tăng điện năng, lượng nước chảy ra từ vòi vườn.
Chai nước ở độ cao và một lỗ mởLượng nước đi qua vòi vườn cũng phụ thuộc vào chiều rộng của vòi. Điều gì xảy ra nếu chúng ta khoan một lỗ khác trên chai và nối một ống khác như vậy?
Một chai nước cao, có hai lỗ để nước đi quaĐiều gì xảy ra nếu chúng ta có một ống có tiết diện gấp đôi?
Một chai nước cao, có một lỗ tiết diện lớn để nước đi quaTrong bình, nước sẽ chảy ra qua vòi nhiều gấp đôi.
Chúng ta có thể kết luận rằng bề mặt của vật dẫn cho phép dòng điện đi qua nhiều hơn hoặc cung cấp ít điện trở hơn.
Nếu đường ống mà nước đi qua càng dài thì điện trở cũng cao hơn, vì thời gian nước đi qua đường ống sẽ bị kéo dài. Điện trở trong dây được tạo ra do va chạm của electron với các ion kim loại. Nếu dây dài hơn, đường đi của electron qua dây và khả năng xảy ra va chạm sẽ kéo dài.
Tiết diện mở rộng của phần ruột dẫnChúng tôi biểu thị chiều dài bằng một chữ cái ll( Độ dài tiếng Anh ). Từ trước chúng ta đã biết rằng đơn vị đo chiều dài là mét m.m. Mặt cắt được đánh dấu bằng chữ cái SS( Mặt cắt tiếng Anh ). Đơn vị đo tiết diện là mét vuông m2.m2. Các
Điện trở là đặc tính của vật dẫn chống lại sự di chuyển của dòng điện. Điện trở đại lượng vật lý được ký hiệu bằng chữ cái R,,R,,và đơn vị đo lường được gọi là om, để vinh danh nhà vật lý người Đức Georg Simon Ohm. Ký hiệu của đơn vị đo om là chữ cái Hy Lạp viết hoa omega Ω.Ω.
Dựa vào tất cả những điều trên, ta có thể kết luận rằng điện trở của dây dẫn là:
tỷ lệ với chiều dài của nó; bằng cách tăng chiều dài của dây dẫn, điện trở của nó cũng tăng
tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây, SS. Khi tăng tiết diện của dây dẫn, điện trở giảm.
Điện trở
Một số vật liệu là chất dẫn điện tốt hơn những vật liệu khác và cung cấp ít khả năng chống lại điện tích hơn. Bạc là một trong những chất dẫn điện tốt nhất, tuy nhiên nó không bao giờ được sử dụng trong lắp đặt điện gia đình do giá thành cao. Các vật liệu như đồng và nhôm là một trong những vật liệu có giá cả phải chăng hơn với khả năng dẫn điện thích hợp, vì vậy chúng được sử dụng trong việc lắp đặt tại nhà.
Đại lượng đặc trưng mô tả khả năng chống lại sự truyền qua của dòng điện trong vật liệu được gọi là điện trở .
Điện trở được biểu thị bằng một chữ cái Hy Lạp nhỏ ρρ(đọc ro). Đơn vị đo là om mét Ωm.Ωm.Tên tiếng Anh của kích thước này là điện trở suất .
Điện trở của vật liệu phụ thuộc vào cấu hình điện tử của các nguyên tử tạo nên nó, nghĩa là các nguyên tử này dễ dàng giải phóng các điện tử trở nên tự do và tham gia vào quá trình dẫn dòng điện, đó là lý do tại sao chúng cũng phụ thuộc vào kích thước của nguyên tử. Các nguyên tử lớn hơn có cấu hình điện tử tương tự giải phóng các điện tử ở xa nhất dễ dàng hơn. Nhưng điện trở cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu.
Trong kim loại, điện trở tăng theo nhiệt độ vì các mạng tinh thể cản trở sự di chuyển của các electron tự do dao động nhanh hơn. Với chất bán dẫn, tình huống ngược lại - nhiệt độ càng cao, điện trở càng giảm. Điều này là do sự dao động mạnh hơn của mạng tinh thể mà các electron ở xa hơn, ít liên kết với nguyên tử hơn, có thể nhận đủ năng lượng để bứt ra và trở nên tự do.
Do đó, điều quan trọng là phải nêu dữ liệu về điện trở của vật liệu và nó được xác định ở nhiệt độ nào.
Bảng 1 liệt kê các giá trị điện trở của các vật liệu khác nhau ở nhiệt độ 2020 Độ C.
Vật chấtĐiện trở ρ/Ừmρ/Ω · mbạc 1.59⋅10-số 81.59·10-số 8
đồng 1,7⋅10-số 81,7·10-số 8
vàng 2,2⋅10-số 82,2·10-số 8
nhôm 2,8⋅10-số 82,8·10-số 8
cốc thủy tinh 1010÷10141010÷1014
cao su 10131013
Từ bảng, chúng ta có thể đọc rằng các vật liệu có điện trở cao hơn, chẳng hạn như cao su hoặc thủy tinh, cung cấp khả năng chống dòng điện đi qua lớn hơn. Vật liệu có điện trở cao được gọi là chất cách điện.
Điện trở của dây được tính theo biểu thức R=ρ⋅lSR=ρ·lS Các
Bộ sưu tập nhiệm vụ 1
Điện trở trong mạch
So sánh một mạch điện đơn giản và một bóng đèn mắc nối tiếpTa đã thấy rằng trong đoạn mạch nối tiếp có hai bóng đèn thì độ sáng của chúng yếu hơn đoạn mạch đơn giản có một bóng đèn.
Trong một đoạn mạch, điện trở do các hộ tiêu thụ cung cấp. Hai tiêu thụ cung cấp điện trở cao hơn nên cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch B trong hình vẽ nhỏ hơn, phản xạ này ở các bóng đèn có độ sáng thấp hơn.
Ký hiệu điện trởĐiện trở trong mạch có ký hiệu hình chữ nhật, tuy nhiên để đơn giản chúng tôi cũng sử dụng ký hiệu tiêu dùng trong vật lý, vì nó cung cấp điện trở.
Nhiệm vụ 3.
Tính điện trở của đèn nếu hiệu điện thế ở hai đầu 4,5V,,4,5V,, và cường độ dòng điện trong mạch đo bằng ampe kế 4A?4A?
Giải phápSo sánh một mạch điện đơn giản với dòng nước qua tuabin nước
Kết nối loạt điện trở
Khi mắc nối tiếp điện trở hoặc bóng đèn thì cường độ dòng điện tại mỗi điểm của mạch bằng nhau. Đối với điện áp, nó được chia cho điện áp giảm trên mỗi điện trở và điện áp nguồn có thể được tính bằng tổng tất cả các điện áp giảm trong mạch.
Kết nối loạt của các bóng đèn có thể được so sánh với một máy bơm và hệ thống tuabin nước. Máy bơm nâng nước lên một độ cao nhất định để mỗi tuabin có độ sụt nước riêng, giống như mỗi hộ tiêu thụ có điện áp giảm riêng và lượng của chúng cộng lại. Nước có thể rơi từ độ cao cao nhất xuống mặt đất, do đó, sự tương tự là tổng của tất cả các giọt nước cũng như tổng của tất cả các lần giảm điện áp - bằng tổng lượng nước rơi hoặc độ cao mà nước rơi xuống, hoặc tổng điện áp nguồn.
So sánh đoạn mạch nối tiếp với tua bin nước
Tổng trở của các điện trở trong đoạn mạch nối tiếp bằng tổng các điện trở của tất cả các điện trở.
Tổng các hiệu điện thế trên các điện trở bằng hiệu điện thế của nguồn điện.
Mắc nối tiếp hai điện trởĐiều sau áp dụng cho hình minh họa được hiển thị
UUK=U1+U2UUK=U1+U2
RUK=R1+R2RUK=R1+R2
Tôi1=Tôi2Tôi1=Tôi2
Bộ sưu tập nhiệm vụ 2
Điện áp ở các cực trên mỗi điện trở được xác định bằng biểu thức:
U1=TôiR1U1=TôiR1
U2=TôiR2U2=TôiR2
Mô phỏng sau đây cho phép bạn thay đổi các biến nhất định (điện áp, điện trở của bóng đèn) trong mạch hai bóng đèn mắc nối tiếp. Bạn có thể tạo ra các kết nối khác nhau và các tình huống thực tế trong mạch và dự đoán dòng điện và điện áp trong kết nối nối tiếp thay đổi như thế nào trong các tình huống đó. Bạn có thể xác nhận các giả định của mình trên giấy bằng cách áp dụng các biểu thức toán học đã đề cập cho mạch nối tiếp.
Kết nối song song của điện trở
Khi mắc song song các điện trở hoặc bóng đèn thì hiệu điện thế tại mỗi điểm của đoạn mạch là như nhau. Đối với dòng điện, nó phân nhánh trên mỗi điện trở, do đó, lượng dòng điện có thể được tính bằng cách tính tổng các dòng điện trong tất cả các nhánh của mạch.
Tổng trở của biến trở trong đoạn mạch song song được xác định bằng biểu thức:
1RUK=1R1+1R21RUK=1R1+1R2
Biểu diễn sơ đồ của một kết nối điện trở song songHình minh họa trên cho thấy:
TôiUK=Tôi1+Tôi2TôiUK=Tôi1+Tôi2
UUK=U1=U2UUK=U1=U2
1RUK=1R1+1R21RUK=1R1+1R2
So sánh kết nối song song của điện trở với tuabin nước
Bộ sưu tập nhiệm vụ 3
Lượng dòng điện trong các nhánh riêng lẻ được xác định theo biểu thức:
Tôi1=UR1Tôi1=UR1
Tôi2=UR2Tôi2=UR2
Nhiệm vụ 8.
Mô phỏng sau đây cho phép bạn thay đổi các biến số nhất định (điện áp, điện trở của bóng đèn) trong một mạch được kết nối song song với hai bóng đèn. Bạn có thể tạo ra các kết nối khác nhau và các tình huống thực tế trong mạch và dự đoán lượng dòng điện và điện áp trong một kết nối song song thay đổi như thế nào trong các tình huống đó. Bạn có thể xác nhận các giả định của mình trên giấy bằng cách áp dụng các biểu thức toán học đã đề cập cho mạch song song.
Hình ảnh động giải thích sự kết nối song song và nối tiếp của điện trở cũng như sự phân bố của dòng điện và điện áp trong kết nối song song và nối tiếp của bóng đèn.
Một góc dành cho những người tò mò
Xác định tổng trở của đoạn mạch kết hợp trong hình vẽ.
Kết nối điện trở kết hợpGiải phápNhiệm vụ 9.
Xác định tổng trở của đoạn mạch kết hợp trong hình vẽ.
Kết nối điện trở kết hợpGiải phápBóng đèn cung cấp điện trở cho dòng điện chạy qua nó.
Đúng
Không.
Nếu chúng ta tăng gấp đôi chiều dài của dây, điện trở sẽ:
giảm hai lần
giảm bốn lần
tăng gấp đôi
giữ nguyên.
Nếu ta tăng diện tích tiết diện của dây lên ba lần thì điện trở sẽ là:
tăng ba lần
giảm ba lần
giảm sáu lần
sẽ không thay đổi.
Ghép các đại lượng vật lý và đơn vị đo các đại lượng vật lý với nhãn của chúng
điện áp SS
mặt cắt ngang UU
ampe VV
chiều dài RR
dòng điện ll
om TôiTôi
vôn ΩΩ
Sức cản AA
Khi mắc nối tiếp các điện trở hoặc bóng đèn thì lượng điện
tại mỗi điểm của mạch. Đối với điện áp, nó được chia thành
trên mỗi điện trở và điện áp nguồn có thể được tính
của tất cả các hiệu điện thế trên mỗi điện trở.
bằng cách bổ sung
ngang nhau
điện áp trên các điện trở riêng lẻ
Các điện trở trong hình được kết nối như thế nào?
tất cả đều được kết nối thành chuỗi
tất cả chúng đều được kết nối song song
điện trở 1Tôi31Tôi3 được mắc nối tiếp và có điện trở 22song song
điện trở 1Tôi21Tôi2 được mắc nối tiếp và song song với một điện trở 33
đây là một kết nối điện trở kết hợp
điện trở 3Tôi23Tôi2 chúng được mắc song song và nối tiếp với một điện trở 11
...và cuối cùng
Điện trở có thể được định nghĩa là đặc tính của một vật dẫn để chống lại sự chạy qua của dòng điện. Chỉ định cho kích thước vật lý của kháng chiến là R.R. Đơn vị đo điện trở là om và ký hiệu là Ω.Ω.
Chúng ta có thể kết luận rằng điện trở của một dây, R:R:
tỷ lệ với chiều dài của dây, ll; khi chiều dài của dây dẫn tăng lên, thì điện trở
tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây, S.S. Khi tăng tiết diện của dây dẫn, điện trở giảm
Thuật ngữ chỉ điện trở của dây dẫn là:
R=ρ⋅lSR=ρ·lS
Trong mạch điện mắc nối tiếp, tổng trở của điện trở bằng tổng các điện trở của tất cả các điện trở.
RUK=R1+R2+...+RnRUK=R1+R2+...+Rn
Trong mạch điện song song, tổng trở của điện trở được tính như sau:
1RUK=1R1+1R2+...+1Rn1RUK=1R1+1R2+...+1Rn
About Blog Phước Quý
Không có nhận xét nào