Bài 8. Điên trở. Định luật Ohm
Nội dung lý thuyết
1. TÁC DỤNG CẢN TRỞ DÒNG ĐIỆN CỦA VẬT DẪN ĐIỆN
Tìm hiểu tác dụng cản trở dòng điện của một số vật dẫn điện
Chuẩn bị: bộ nguồn điện một chiều, công tắc điện, bảng lắp mạch điện, ampe ke (GHD 1 A, DCNN 0,02 A), các dây nối, các dây nối có đầu kẹp, một thước nhôm và một thước sắt có cùng kích thước.
Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Lắp mạch điện. Dùng dây nối có đầu kẹp để mắc thước nhôm vào mạch điện. Đặt giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở mức 4,5 V.
- Bước 2: Bật nguồn và đóng công tắc điện. Đọc và ghi số chỉ của ampe kế theo mẫu.
- Bước 3: Thay thước nhôm bằng thước sắt và lặp lại các thao tác như bước 2.
- Kết quả thí nghiệm trên cho thấy với cùng hiệu điện thế đặt vào hai đầu các vật dẫn điện khác nhau thì cường độ dòng điện chạy qua chúng cũng khác nhau. Mỗi vật dẫn điện có mức độ cản trở dòng điện khác nhau.
2. ĐIỆN TRỞ. ĐỊNH LUẬT OHM
Khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn
Chuẩn bị: bộ nguồn điện một chiều, công tắc điện, bảng lắp mạch điện, đoạn dây dẫn (làm bằng constantan có chiều dài 900 mm và đường kính tiết diện 0,3 mm), ampe kế (GHĐ 1 A, ĐCNN 0,02 A), vốn kế (GHĐ 6 V, ĐCNN 0,1 V).
Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Lắp mạch điện như Hình 8.2. Đặt giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở mức 1,5 V.
- Bước 2: Bật nguồn và đóng công tắc điện. Đọc và ghi số chỉ của ampe theo mẫu. Ngắt công tắc điện.
- Bước 3: Lần lượt điều chỉnh giá trị hiệu điện thế của bộ nguồn điện ở các mức 3,0 V; 4,5 V; 6,0 V và lặp lại bước 2.
Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I vào U giữa hai đầu đoạn dây dẫn
Dựa vào số liệu, ta vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn dây dẫn. Cách thực hiện như sau:
- Vẽ hệ trục toạ độ có trục hoành biểu diễn hiệu điện thế U, trục tung biểu diễn cường độ dòng điện I, gốc toạ độ tại vị trí ứng với U = 0 và I=0.
- Vẽ các điểm A, B, C, D trên hệ trục toạ độ. Mỗi điểm ứng với một cặp giá trị U, I. Ví dụ, với điểm A ta có U = 1,5 V, I = 0,10 A.
- Vẽ đường nối các điểm biểu diễn số liệu, ta được đồ thị.
Kết quả thí nghiệm trên cho thấy hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn tăng (hoặc giảm) bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đó cũng tăng (hoặc giảm) bấy nhiêu lần.
Điện trở của một đoạn dây dẫn
Kết quả thí nghiệm trên cũng cho thấy thương số - đối với một đoạn dây dẫn
hoặc 
Trong hệ SI, đơn vị đo điện trở là ôm, kí hiệu là Ω.
Đối với các giá trị điện trở lớn, người ta còn dùng đơn vị: kilôôm, megaôm.
1 kΩ = 1 000 Ω; 1 ΜΩ = 1 000 000 Ω.
Định luật Ohm
Mối liên hệ giữa cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn và hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn dây dẫn được nhà vật lí người Đức Georg Simon Ohm (1789 – 1854) tìm ra vào năm 1827 và được gọi là định luật Ohm.
Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó: I = U/R
Trong đó I (A) là cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn, U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn dây dẫn, R (22) là điện trở của đoạn dây dẫn.
3. CÔNG THỨC TÍNH ĐIỆN TRỞ
Các thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở của một đoạn dây dẫn kim loại ở một nhiệt độ xác định phụ thuộc vào vật liệu, kích thước và hình dạng của nó.
Điện trở của một đoạn dây dẫn kim loại hình trụ có chiều dài 1 và tiết diện S được xác định theo công thức:
Trong đó ρ là một đại lượng phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm dây dẫn, được gọi là điện trở suất.
Trong hệ SI, đơn vị đo chiều dài là mét (m); đơn vị đo tiết diện S là mét vuông (m2) và đơn vị đo điện trở suất ρ là ôm mét (Ωm).
Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất) là đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật liệu (hay chất) đó ở một nhiệt độ nhất định.
Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất) càng nhỏ thì vật liệu (hay chất) đó dẫn điện càng tốt.