Bài 8. Điện trở. Định luật Ohm
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 8. ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM
Mở đầu
Câu hỏi
Trong chương trình Khoa học tự nhiên lớp 8, ta đã biết độ sáng của đèn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua nó. Ở mạch điện hình bên dưới, khi lắp thêm một pin vào mạch điện, ta thấy bóng đèn sáng mạnh hơn. Cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn phụ thuộc như thế nào vào hiệu điện thế giữa hai đầu của nó?
Ảnh
Hiệu điện thế đặt giữa hai đầu bóng đèn tăng (giảm) bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đó cũng tăng (giảm) bấy nhiêu lần.
1. Tác dụng cản trở dòng điện của vật dẫn điện
1.1.Lý thuyết
Chất dẫn điện là chất mà cho dòng điện đi qua: VD:sắt ,đồng,..... Vật liệu dẫn điện được làm từ chất dẫn điện và nó cũng có dòng điện đi qua:cây thu lôi,cái thìa,gậy sắt,.... Vật cách điện là vật mà không cho dòng điện đi qua: VD:cao su,nhựa.... Vật cách điện được làm từ chất cách điện và nó cũng không cho dòng điện đi qua VD:đũa,gậy gỗ,bút cao su,... Dòng điện trong kim loại là các electron di chuyển có hướng
1.2.Tiêu chuẩn cách điện
Để đảm bảo tính dẫn điện, các kim loại và hợp kim phải có độ tinh khiết cao. Trong những tạp chất cho phép không được có oxy, các oxit kim loại. Bởi vì chúng làm giảm khả năng dẫn điện của sản phẩm. Chúng thường được sử dụng để chế tạo ra dây điện, dây cáp điện như đồng, thép, nhôm…
1.3.Thảo luận 1
Tiến hành thí nghiệm (Hình 8.1), từ đó nêu nhận xét về khả năng cản trở dòng điện của các vật dẫn điện dùng trong thí nghiệm
Ảnh
Trả lời:
Quan sát số chỉ của ampe kế thu được trong bảng 8.1, ta thấy cường độ dòng điện đi qua thước nhôm lớn hơn thước sắt, nên thước sắt cản trở dòng điện nhiều hơn thước nhôm.
2.Điện trở. Định luật Ohm
2.1.Lý thuyết
Đây là linh kiện điện tử có 2 tiếp điểm kết nối. Chức năng của điện trở là điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chạy trong mạch. Bên cạnh đó, điện trở còn có thể chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như tiếp điểm cuối trong đường truyền điện, transistor và một số ứng dụng khác. Điện trở công suất có khả năng tiêu tán lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng trong các hệ thống phân phối điện, bộ điều khiển động cơ. Nhìn chung, điện trở thường có trở kháng cố định, ít thay đổi bởi điện áp hoạt động hay nhiệt độ.
Lý thuyết:
2.2.Các loại cảm biến
Các loại cảm biến sử dụng nguyên lý của điện trở biến thiên, bao gồm cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực tác động và những phản ứng hóa học. Điện trở là một đại lượng vật lý quan trọng, đặc trưng cho khả năng của vật liệu cản trở dòng điện. Đại lượng này được định nghĩa là tỷ lệ giữa hiệu điện thế giữa hai đầu của vật thể và cường độ dòng điện đang chảy qua nó.
Ảnh
Ảnh
2.3.Định luật Ohm
Định luật Ohm là một định luật vật lý về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Nội dung của định luật cho rằng cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:
I = LATEX(V/R)
Ảnh
Ảnh
2.4.Công thức và Ứng dụng
Công thức định luật Ohm:
R = LATEX(U/I)
Ứng dụng của định luật Ohm:
Định luật Ohm có thể được sử dụng để xác nhận các giá trị tĩnh của các linh kiện trong mạch, cường độ dòng điện, nguồn cung cấp điện áp và giảm điện áp. Ví dụ, nếu một dụng cụ thử nghiệm phát hiện phép đo dòng điện cao hơn bình thường, điều đó có thể có nghĩa là điện trở giảm hoặc điện áp tăng, gây ra tình trạng điện áp cao. Điều này có thể chỉ ra trong mạch có vấn đề.
2.5.Câu hỏi thảo luận 2
Tiến hành thí nghiệm (Hình 8.2), từ đó nêu nhận xét về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn.
Ảnh
Trả lời:
Kết quả thí nghiệm cho thấy khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện tăng thì cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn điện cũng tăng theo.
2.6.Câu hỏi thảo luận 3
Nêu nhận xét về tỉ số LATEX(U/I) đối với đoạn dây dẫn trong thí nghiệm
Trả lời:
Tỉ số của LATEX(U/I)
đối với đoạn dây dẫn trong thí nghiệm luôn không đổi và có giá trị bằng 15.
Ảnh
Ảnh
2.7.Câu hỏi thảo luận 4
Nêu nhận xét về hình dạng của đồ thị.
Ảnh
Đồ thị là đường thẳng đi qua gốc O của trục tọa độ và được xác định bằng hàm số U = 15I.
Nhận xét:
2.8.Luyện tập 1
Có hai đoạn dây khác nhau. Lần lượt đặt hiệu điện thế U = 12 V vào giữa hai đầu của mỗi đoạn dây dẫn thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn thứ nhất là I1 = 1,2 A, qua đoạn dây dẫn thứ hai là I2 = 0,8 A. Tính điện trở của mỗi đoạn dây dẫn đó.
Điện trở của đoạn dây dẫn thứ nhất là:
R1= LATEX(U/I1)= LATEX(12/(1,2)) = 10 LATEX(Omega)
Điện trở của đoạn dây dẫn thứ hai là:
R2= LATEX(U/Ì)= LATEX(12/(0,8)) = 15 LATEX(Omega)
2.9.Luyện tập 2
Cho đoạn dây dẫn có điện trở R=20Ω a) Khi mắc đoạn dây dẫn này vào hiệu điện thế 6 V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là bao nhiêu? b) Muốn cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn này tăng thêm 0,3 A so với trường hợp trên thì hiệu điện thế đặt giữa hai đầu đoạn dây dẫn khi đó là bao nhiêu?
a. Cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn là:
I = LATEX(U/R) = LATEX(6/20) = 0,3A
b. Hiệu điện thế đặt giữa hai đầu đoạn dây dẫn lúc này là:
U' = I'.R=0,6.20= 12V
3.Công thức tính điện trở
3.1.Định nghĩa
Định nghĩa:
Thương số Công thức tính điện trở dây dẫn không đổi đối với mỗi dây dẫn được gọi là điện trở của dây dẫn đó. Dây dẫn khác nhau sẽ có điện trở khác nhau. - Điện trở của dây dẫn biểu thị mức độ cản trở dòng điện của dây dẫn. Điện trở càng lớn thì dòng điện đi qua càng nhỏ và ngược lại
- Trong mạch điện, điện trở thường được kí hiệu như sau:
Ảnh
3.2.Công thức
Công thức:
R= LATEX(U/I) = LATEX(rho).LATEX(L/S)
Trong đó: R: Điện trở (Ω) U: Hiệu điện thế (V) I: Cường độ dòng điện (A) р: Điện trở suất của dây (mΩ) Công thức tính điện trở dây dẫn L:Chiều dài dây (m) S: Tiết diện của dây (m2)
3.3.Luyện tập
Tính điện trở của cuộn dây dẫn nhiệt trong một bếp điện làm bằng nichrome có chiều dài tổng cộng 6,5 m và tiết diện 0,2 LATEX((mm^2)).
Điện trở của cuộn dây dẫn nhiệt là:
R = LATEX((rho.L)/(S)) = LATEX((1,1.10^6.6,5)/(0,2.10^-9)) = 1,43.LATEX(10^3).LATEX(Omega)
3.4.Câu hỏi thảo luận 5
Dựa vào số liệu ở Bảng 8.3, trong ba chất nhôm, đồng, nichrome thì chất nào dẫn điện tốt nhất, chất nào dẫn điện kém nhất?
Ảnh
Ta có: Điện trở suất càng nhỏ thì chất diễn điện càng tốt, ngược lại điện trở suất càng lớn thì chất dẫn điện càng kém.
Dựa vào bảng số liệu ở trên ta thấy điện trở suất của đồng là bé nhất, sau đó đến điện trở suất của nhôm và điện trở suất của nichrome là lớn nhất. Do đó, đồng dẫn điện tốt nhất và Nichrome dẫn điện kém nhất trong 3 chất.
3.5.Luyện tập 4
Cho ba đoạn dây dẫn trong hình bên dưới. a. Tính điện trở của mỗi đoạn dây dẫn. b. Lần lượt mắc từng đoạn dây dẫn vào hiệu điện thế U = 6 V thì cường độ dòng điện chạy qua mỗi đoạn dây dẫn là bao nhiêu?
Ảnh
a.Điện trở của đoạn dây dẫn constantan ở hình a là:
R1 = LATEX(rho1).LATEX((L1)/(S1))
= LATEX((0,5(10^-6).0,9)/(pi.(0,3.(10^-3)/2)^2)
= 6,4Ω
Ảnh
Điện trở của đoạn dây dẫn nichrome ở hình b là:
R2 = LATEX(rho2).LATEX((L2)/(S2))
= LATEX((1,1(10^-6).01,8)/(pi.(0,3.(10^-3)/2)^2)
= 28Ω
Điện trở của đoạn dây dẫn constantan ở hình c là:
R3 = LATEX(rho3).LATEX((L3)/(S3))
= LATEX((0,5.(10^-6).1,8)/(pi.(0,6.(10^-3)/2)^2)
= 3,2Ω
b.Cường độ dòng điện của dây ở hình a:
I1 = LATEX(U/(R1)) = LATEX(6/(6,4)) = 0,94A
Cường độ dòng điện của dây ở hình b:
I2 = LATEX(U/(R2)) = LATEX(6/(28)) = 0,21A
Cường độ dòng điện của dây ở hình c
I3 = LATEX(U/(R3)) = LATEX(6/(3,2)) = 1,88A
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em về đọc lại bài và chuẩn bị bài mới nhé!!
Cảm ơn
Ảnh