Ở chuyên mục Vật Lý hôm nay, THPT CHUYÊN LAM SƠN sẽ chia sẻ lý thuyết điện trở của dây dẫn là gì? Công thức tính điện trở của dây dẫn kèm theo bài tập có lời giải chi tiết trong bài viết dưới đây để các bạn cùng tham khảo
Điện trở của dây dẫn là gì?
Điện trở của dây dẫn là một đại lượng biểu thị mức độ cản trở dòng điện ít hay nhiều của dây dẫn. Đại lượng này sẽ phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo nên dây dẫn.
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:
Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
Điện trở của các dây dẫn có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài mỗi dây:
Tham khảo thêm:
Công thức tính điện trở của dây dẫn
R = ρ[l/S]
Trong đó:
- R: Điện trở của dây dẫn [ Ω]
- L: Chiều dài của dây dẫn [ m]
- p: Điện trở suất [còn gọi là suất điện trở hoặc điện trở riêng]. Nó là thước đo khả năng cản trở lại dòng điện của vật liệu. Điện trở suất của một dây dẫn được tính là điện trở của một dây dẫn có chiều dài 1m với tiết diện 1 mm², đặc trưng cho vật liệu dây dẫn.
- S: Tiết diện của dây dẫn [diện tích mặt cắt – đơn vị m²]
Từ đó, ta có các công thức để tính thông số các thành phần của dây như sau:
Công thức tính điện trở suất
p = [R.S]/l
Công thức tính chiều dài dây dẫn
l = [R.S]/p
Công thức tính tiết diện dây dẫn
S = p.[l/R]
Công thức tính tổn thất do điện trở
Trong trường hợp dòng điện có cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, thì điện năng sẽ được chuyển thành nhiệt năng. Lượng nhiệt năng bị thất thoát này có công suất là:
P = I² . R = U² / R
Trong đó:
- P là công suất, đơn vị là W.
- I là cường độ dòng điện, được đo bằng A.
- R là điện trở, đơn vị là Ω.
Bài tập tính điện trở của dây dẫn thường gặp có lời giải
Ví dụ 1: Cho hai dây dẫn bằng đồng có cùng tiết diện, một dây dài 3m, có điện trở 12Ω và dây kia có chiều dài 2m thì có điện trở là bao nhiêu?
Lời giải
Ta có: R1/R2 = l1/l2 ⇒ R2 = [R1.l2]/l1 = [12.3] : 2 = 18 Ω
Ví dụ 2: Một đoạn dây đồng dài l=12m có tiết diện tròn đường kính 1mm. Biết r = 1,7.10-8W.m. Tính điện trở của đoạn dây
Lời giải
Ta có: S’ = π.[d2/4] = 3,14.[[10-3]2/4] = 0,785.10-6 m2
Điện trở của đoạn dây là
R = p[l/S] = 1,7.10-8.[12/0,785.10-6] = 0,26 Ω
Ví dụ 3: Một dây tóc bóng đèn làm bằng vonfam ở nhiệt độ trong phòng có điện trở 50Ω, có tiết diện tròn đường kính 0,04mm. Hãy tính chiều dài của dây tóc này. Cho biết điện trở suất của vonfam là р = 5,5.10-8 Ωm.
Lơi giải
Tiết diện của dây tóc là:
Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp nắm được lý thuyết và công thức tính điện trở của dây dẫn để áp dụng vào làm bài tập nhé
09:11:3306/08/2019
Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào tiết diện của dây dẫn, chiều dài của dây dẫn đã được chúng ta tìm hiểu qua các bài học trước.
Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn, yếu tố đặc trưng nào giúp chúng ta nhận biết được vật liệu này dẫn điện tốt hơn vật liệu kia.
I. Sự phụ thuộc của Điện trở vào Vật liệu làm dây dẫn
• Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn:
- Để xác định sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn thì phải tiến hành thí nghiệm đo điện trở với các dây dẫn có cùng chiều dài và cùng tiết diện nhưng làm bằng các vật liệu khác nhau.
→ Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và cùng tiết diện tỉ lệ thuận với điện trở suất của vật liệu làm các dây dẫn.
II. Điện trở suất, Công thức tính điện trở dây dẫn
1. Điện trở suất
- Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn được đặc trưng bởi một đại lượng là: Điện trở suất của vật liệu.
- 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 1m và có tiết diện là 1m2.
- Điện trở suất được ký hiệu là ρ [đọc là rô]
- Đơn vị của điện trở suất là Ω.m [đọc là ôm mét].
- Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.
* Câu C2 trang 26 SGK Vật Lý 9: Dựa vào bảng 1 [SGK] hãy tính điện trở của đoạn dây dẫn constantan dài l = 1m và có tiết diện S = 1mm2.
° Lời giải câu C2 trang 26 SGK Vật Lý 9:
- Qua bảng 1 ta tra được điện trở suất của dây constantan là ρ = 0,50.10-6 Ω.m; Có nghĩa là nếu ta có một sợi dây constantan hình trụ có chiều dài l1 = 1m, tiết diện S1 = 1m2 thì điện trở của nó là: R1 = 0,50.10-6Ω;
⇒ Điện trở của đoạn dây dẫn constantan dài l = 1m = l1 và có tiết diện S = 1mm2 là R thỏa mãn hệ thức [1mm2 = 10-6m2].
2. Công thức tính điện trở của dây dẫn [điện trở thuần]
- Điện trở của dây dẫn tỉ lệ với chiều dài l của dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn:
- Điện trở R của dây dẫn được tính bằng công thức:
- Trong đó: ρ là điện trở suất Ω.m; l là chiều dài dây dẫn [m]; S là tiết diện dây dẫn [m2].
III. Bài tập Vận dụng sự phụ thuộc của Điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
* Câu C4 trang 27 SGK Vật Lý 9: Tính điện trở của đoạn dây đồng dài l = 4m có tiết diện tròn, đường kính d = 1 mm [lấy π = 3,14].
° Lời giải câu C4 trang 27 SGK Vật Lý 9:
- Ta có: d = 1mm = 10-3 m
- Bảng điện trở suất [bảng 1 trang 26 sgk - bảng 1 ở trên], ta có: ρđồng = 1,7.10-8 [Ωm].
- Diện tích hình tròn:
- Theo công thức tính điện trở:
* Câu C5 trang 27 SGK Vật Lý 9: Từ bảng 1 [SGK] hãy tính:
- Điện trở của sợi dây nhôm dài 2m và có tiết diện 1mm2.
- Điện trở của sợi dây nikêlin dài 8m, có tiết diện tròn và đường kính là 0,4mm [lấy π = 3,14].
- Điện trở của sợi dây đồng dài 400m và có tiết diện 2mm2.
° Lời giải câu C5 trang 27 SGK Vật Lý 9:
- Điện trở của dây nhôm là:
- Điện trở của dây nikêlin là:
- Điện trở của dây đồng là:
* Câu C6 trang 27 SGK Vật Lý 9: Một sợi dây tóc bóng đèn làm bằng vonfam ở 20oC có điện trở 25Ω, có tiết diện tròn bán kính 0,01mm. Hãy tính chiều dài của dây tóc này [lấy π = 3,14].
° Lời giải câu C6 trang 27 SGK Vật Lý 9:
- Ta có: r = 0,01 mm = 10-5 m.
- Điện trở suất của vonfam ở 20oC [bảng 1 trang 26 sgk]: ρ=5,5.10-8 [Ωm].
- Diện tích hình tròn:
- Theo công thức tính điện trở dây dẫn ta có: