Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

1. Kiến thức trọng tâm

Điện trở là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn. Điện trở của một dây dẫn kim loại đồng chất, tiết diện đều, có chiều dài $l$ và tiết diện $S$ được tính bằng công thức:

$$R = \rho \frac{l}{S}$$

Trong đó $\rho$ là điện trở suất của chất làm dây dẫn, đơn vị ôm nhân mét ($\Omega \cdot \text{m}$). Điện trở suất phụ thuộc vào bản chất của chất và nhiệt độ. Đối với kim loại, điện trở suất tăng khi nhiệt độ tăng. Đơn vị của điện trở là ôm ($\Omega$).

Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở: cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch:

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

Điện trở của vật dẫn kim loại không phụ thuộc vào $U$ hay $I$ mà chỉ phụ thuộc vào cấu tạo và nhiệt độ của vật dẫn.

Khi các điện trở ghép nối tiếp, điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần: $R = R_1 + R_2 + \dots$, cường độ dòng điện qua các điện trở bằng nhau. Khi ghép song song, nghịch đảo điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo điện trở thành phần: $1/R = 1/R_1 + 1/R_2 + \dots$, hiệu điện thế trên các điện trở bằng nhau.

2. Ví dụ minh họa

Một dây dẫn có điện trở $R = 12, \Omega$ được mắc vào hai đầu có hiệu điện thế $U = 24, \text{V}$. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

Lời giải: Áp dụng định luật Ôm: $I = U/R = 24/12 = 2, \text{A}$. Nếu giữ nguyên hiệu điện thế mà tăng điện trở lên gấp đôi, cường độ dòng điện giảm một nửa còn $1, \text{A}$.

3. Ghi nhớ

• Điện trở dây dẫn: $R = \rho l / S$; điện trở suất $\rho$ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ.
• Định luật Ôm: $I = U/R$; $R$ không phụ thuộc $U$ hay $I$.
• Ghép nối tiếp: $R = R_1 + R_2 + \dots$, $I$ bằng nhau.
• Ghép song song: $1/R = 1/R_1 + 1/R_2 + \dots$, $U$ bằng nhau.