Bài 7. Định luật Ohm. Điện trở

I. TÁC DỤNG CẢN TRỞ DÒNG ĐIỆN CỦA ĐOẠN DÂY DẪN

Đoạn dây dẫn có tác dụng cản trở dòng điện. Các đoạn dây dẫn khác nhau có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau.

II. MỐI LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ HAI ĐẦU ĐOẠN DÂY DẪN

Khi hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn như nhau thì cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn R₂ luôn lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn R₁. Điều đó chứng tỏ tác dụng cản trở dòng điện của R₁ lớn gấp 2 lần tác dụng cản trở dòng điện của R₂.

Mặt khác, tỉ số \(\dfrac{U}{I}\) của mỗi đoạn dây dẫn luôn có một giá trị xác định. Tỉ số \(\dfrac{U}{I}\) của R₁ lớn gấp hai lần tỉ số \(\dfrac{U}{I}\) của R₂. Do đó, có thể lấy tỉ số số \(\dfrac{U}{I}\) của mỗi đoạn dây dẫn để đặc trưng cho tác dụng cản trở dòng điện của mỗi đoạn dây dẫn đó.

III. ĐỊNH LUẬT OHM

Kết quả thí nghiệm với các đoạn dây dẫn khác cũng cho thấy: Mỗi đoạn dây dẫn xác định có giá trị \(R=\dfrac{U}{I}\) xác định.

Giá trị này không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn mà chỉ phụ thuộc vào đoạn dây dẫn đó.

Như vậy, R đặc trưng cho tác dụng cản trở dòng điện của đoạn dây dẫn và được gọi là điện trở của đoạn dây dẫn.

Với nhiều thí nghiệm tương tự, nhà bác học Georg Simon Ohm người Đức đã phát biểu thành định luật Ohm: Cường độ dòng điện trong một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó: 

\(I=\dfrac{U}{R}\)

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện trong đoạn dây dẫn, đơn vị là ampe (A);
• U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn, đơn vị là vôn (V);
• R là điện trở của đoạn dây dẫn, đơn vị là ôm (Ω).

Ngoài ra, người ta còn dùng các bội số của ôm như kilôôm (kΩ) và megaôm (ΜΩ).

1 kΩ = 1 000 Ω

1 ΜΩ = 1 000 000 Ω

IV. ĐIỆN TRỞ CỦA MỘT ĐOẠN DÂY DẪN

Các đoạn dây dẫn khác nhau có tác dụng cản trở dòng điện khác nhau, phụ thuộc vào đặc điểm của chúng.

1. Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn. Điện trở suất

Từ nhiều thí nghiệm đo điện trở của những đoạn dây dẫn có kích thước, hình dạng giống hệt nhau nhưng làm bằng vật liệu khác nhau cho thấy chúng có điện trở khác nhau. Như vậy, điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn.

Tác dụng cản trở dòng điện của vật liệu làm dây dẫn được đặc trưng bằng điện trở suất của vật liệu. Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn được kí hiệu là ρ, đơn vị là Ωm.

Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất) có trị số bằng điện trở của một đoạn dây dẫn hình trụ được làm bằng vật liệu đó, có chiều dài 1 m và tiết diện là 1 m².

2. Công thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn

Điện trở suất của vật liệu, tiết diện và chiều dài dây dẫn là những yếu tố ảnh hưởng đến điện trở của các dây dẫn.

Sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào các yếu tố này được mô tả bằng công thức: \(R=\rho\dfrac{l}{S}\).

Trong đó:

• R là điện trở của đoạn dây dẫn, đơn vị là ôm (Ω);
• ρ là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn, đơn vị là Ωm;
• \(l\) là chiều dài dây dẫn, đơn vị là mét (m);
• S là tiết diện dây dẫn, đơn vị là m².