Bài 11: Điện trở. Định luật Ohm

1. Kiến thức trọng tâm

Điện trở là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn. Điện trở kí hiệu là $R$, đơn vị là ôm ($\Omega$). Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, chiều dài và tiết diện của dây: dây càng dài thì điện trở càng lớn, tiết diện càng lớn thì điện trở càng nhỏ. Điện trở còn phụ thuộc vào nhiệt độ.

Định luật Ohm phát biểu: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Công thức: $I = \frac{U}{R}$, trong đó $I$ là cường độ dòng điện (A), $U$ là hiệu điện thế (V), $R$ là điện trở ($\Omega$). Từ công thức này suy ra $U = I \cdot R$ và $R = \frac{U}{I}$.

Định luật Ohm đúng với các dây dẫn kim loại ở nhiệt độ không đổi. Biến trở là thiết bị có điện trở thay đổi được, dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. Bóng đèn dây tóc có điện trở tăng khi nóng lên nên không tuân theo định luật Ohm một cách chính xác.

2. Ví dụ minh họa

Một bóng đèn có điện trở $20$ $\Omega$ được mắc vào hiệu điện thế $12$ V. Cường độ dòng điện qua bóng đèn là $I = \frac{12}{20} = 0,6$ (A).

Một dây dẫn có điện trở $5$ $\Omega$, dòng điện qua dây là $2$ A. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây là $U = 2 \times 5 = 10$ (V).

Trong thí nghiệm, học sinh tăng dần hiệu điện thế đặt vào hai đầu một dây constantan và ghi lại cường độ dòng điện. Kết quả cho thấy tỉ số $\frac{U}{I}$ luôn không đổi, chứng tỏ điện trở của dây không đổi và định luật Ohm được nghiệm đúng. Đồ thị $I$ theo $U$ là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

3. Ghi nhớ

• Điện trở: $R$ ($\Omega$); phụ thuộc chất liệu, chiều dài, tiết diện và nhiệt độ.
• Định luật Ohm: $I = \frac{U}{R}$.
• Biến trở dùng để thay đổi điện trở, điều chỉnh cường độ dòng điện.