Điện trở suất là gì, ý nghĩa điện trở suất của một dây dẫn

Trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong bộ môn vật lý, những kiến thức về điện trở đóng 1 phần vô cùng quan trọng. Song không phải ai cũng hiểu rõ điện trở suất là gì? Điện trở thuần là gì cũng như công dụng của điện trở. Chính vì vậy trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn kiến thức tổng hợp về điện trở. 

I. Điện trở là gì?

Hiểu một cách đơn giản “điện trở chính là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện nào đó. Khi điện trở càng cao thì khả năng dẫn điện của vật dẫn điện ấy càng thấp. Đối với những vật siêu dẫn điện thì điện trở của chúng rất nhỏ.”

Điện trở là gì
Điện trở là gì

Trong thực tế đời sống tế điện trở là tên gọi của một loại linh kiện điện tử thụ động có cấu tạo bao gồm hai tiếp điểm kết nối. Linh kiện điện tử này thường được sử dụng để hạn chế cường độ dòng điện đi qua mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu và chia điện áp. Đồng thời nó còn có chức năng là kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như tiếp điểm cuối trong đường truyền điện, Transistor… và được dùng trong nhiều ứng dụng khác

II. Điện trở có tác dụng gì?

Điện trở tồn tại trong mọi các thiết bị điện tử, đồng thời là một linh kiện điện tử thụ động quan trọng, không thể thiếu được trong các mạch điện. Những tác dụng nổi bật của điện trở có thể kể đến như:

  • Giúp kiểm soát tốt dòng điện, làm cho dòng điện qua tải là dòng điện thích hợp nhất.
  • Sử dụng điện trở để làm cầu phân áp, nhằm có được điện áp đúng với nhu cầu sử dụng từ một điện áp cho trước. 
  • Giúp phân chia cực để bóng bán dẫn hoạt động. 
  • Trực tiếp tham gia vào các mạch điện sản sinh ra dao động RC.
  • Thực hiện điều chỉnh cường độ của dòng điện trước khi đi qua các thiết bị điện. 
  • Ngoài ra, điện trở còn giúp sản sinh ra nhiệt lượng trong các ứng dụng.
  • Tạo ra hiện tượng sụt áp trên mạch khi thực hiện mắc nối tiếp.
  • Bên cạnh đó thì tùy theo từng loại điện trở sẽ có những tác dụng riêng biệt khác.
Ký hiệu của điện trở
Ký hiệu và hình dáng của điện trở

Lưu ý: Điện trở có công là khi tiến hành mắc điện trở thành cầu phân áp nhằm tạo ra một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước. Để hiểu rõ hơn các bạn có thể quan sát ví dụ dưới đây:

Từ một nguồn điện là 12V Thông qua cầu phân áp (điện trở) R1 và R2 ta thực hiện lấy ra điện áp U1 (điện áp U1 này phụ thuộc vào giá trị của điện trở R1 và R2):

Theo công thức như sau: U1 = U. R1/(R1 + R2)

Do đó, khi thực hiện thay đổi điện trở R1 hoặc R2 chúng ta sẽ có được điện áp U1 theo ý muốn. Thông thường thì điện trở thay đổi sẽ R1 còn R2 sẽ cố định. 

III. Điện trở suất là gì? 

Điện trở suất là gì
Điện trở suất là gì, điện trở suất của vật dẫn phụ thuộc vào

Điện trở suất hay còn được gọi với các tên gọi khác như suất điện trở hay điện trở riêng. Đây là khái niệm đặc trưng được dùng để chỉ khả năng cản trở dòng điện của mỗi chất. Chỉ số điện trở suất của chất tỉ lệ nghịch với khả năng dẫn điện của chất.

Một chất nếu có chỉ số điện trở suất nhỏ chất đó sẽ có khả năng dẫn điện lớn và ngược lại nếu một chất có chỉ số điện trở suất càng lớn thì sẽ có khả năng dẫn điện càng nhỏ. 

Hiểu một cách đơn giản, bản chất của điện trở suất là thể hiện sự cản trở các hạt mang điện tích dịch chuyển có hướng bên trong mỗi chất. Điện trở suất có đơn vị tính là Ohm.met ký hiệu là Ω.m. 

IV. Công thức tính điện trở suất của 1 vật

Điện trở suất trong vật lý được ký hiệu là ρ và được xác định bằng công thức sau:

ý nghĩa điện trở suất
Công thức tính điện trở suất của 1 vật

Trong đó:

  • R là điện trở và được tính bằng đơn vị là Ohm 
  • l là chiều dài của chất, được tính bằng đơn vị là m
  • S là tiết diện của chất, được tính bằng m2

Ngoài ra, theo định luật Ohm chúng ta còn có công thức tính điện trở suất của một chất như sau:

điện trở suất của 1 vật liệu là gì
Công thức tính điện trở suất của 1 chất

Trong đó:

  •  ρ là ký hiệu của điện trở suất
  • E là ký hiệu của cường độ điện trường
  • J là ký hiệu của mật độ dòng điện

V. Điện trở suất phụ thuộc vào các kim loại 

Nhìn chung chúng ta có thể thấy điện trở suất của các kim loại sẽ tăng theo nhiệt độ, còn điện trở suất của của các chất bán dẫn có xu hướng giảm theo nhiệt độ. Riêng đối với những chất siêu dẫn khi nhiệt độ giảm xuống tới mức giới hạn thì chất sẽ không có điện trở nữa. Cơ chế tán xạ của điện tử bên trong các chất liệu có ảnh hưởng rất lớn đến chỉ số điện trở suất. Một cố sơ chế tán xạ của điện tử bên trong các chất có thể kể đến như: Tán xạ sai hỏng, Tán xạ trên photon, tán xạ trên spin,… Ngoài ra thì điện trở suất của 1 chất còn phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do có trong chất… 

VI. Điện trở suất của 1 số chất

Sau đây chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn bảng tra điện trở suất của một số chất:

STT Vật liệu Điện trở Suất (Ωm) ở 200 độ C  Hệ số nhiệt điện trở (K-1)
1 Bạc 1,59 x 10-8 0,0041
2 Đồng 1,72×10-8 0,0043
3 Vàng 2, 44×10-8 0,0034
4 Nhôm 2, 82×10-8 0,0044
5 Tungsten 5, 6×10-8 0,0045
6 Hợp kim Cu-Zn 0, 8×10-7 0,0015
7 Sắt 1, 0×10-7 0,005
8 Bạch kim 1, 1×10-7 0,00392
9 Chì 2, 2×10-7 0,0039
10 Mangan 4, 4 ×10-7 0,000002
11 Constantan 4, 9 ×10-7 0,00001
12 Thủy ngân 9, 8 ×10-7 0,0009
13 Nichrome 1, 10 ×10-6 0,0004
14 Cacbon 3, 5 ×10-5 -0,0005
15 Gecmani 4, 6 ×10-1 -0,048
16 Silic 6, 40 x 102 -0,075
17 Thủy tinh 1010 – 1014 Chưa xác định
18 Cao su 1013 Chưa xác định
19 Lưu huỳnh 1015 Chưa xác định
20 Parafin 1017 Chưa xác định
21 Thạch Anh 7,5 x 1017 Chưa xác định
22 PET 1020 Chưa xác định
23 Teflon 10221024 Chưa xác định

 

 

Bạn có biết: kim loại dẫn điện tốt nhất trên thế giới được tìm thấy hiện nay

VII. Điện trở suất phức

Chúng ta bắt buộc phải thực hiện thay thế suất điện trở của chất dẫn bằng 1 đại lượng phức có tên gọi là trở kháng suất hay còn được gọi là suất trở kháng, nếu muốn thực hiện phân tích phản ứng của các chất đối với những điện trường xoay chiều ở trong 1 số ứng dụng như chụp cắt lớp trở kháng (hay còn gọi tắt là EIT).

điện trở suất có ý nghĩa gì
Lớp cắt của trở kháng

Trở kháng suất chính là đại lượng của tổng 1 phần thực (điện trở suất) và một phần (điện kháng suất). Hay nói cách khác, độ lớn của suất trở kháng bằng căn bậc hai tổng bình phương các độ lớn của điện trở suất và điện kháng suất.

Ngược lại, ở một số trường hợp thì độ dẫn điện của chất phải được biểu diễn giống như một số phức. Thậm chí, phải biểu diễn như một ma trận các số phức (ở bên trong của các vật liệu bất đẳng hướng) gọi là độ dẫn nạp. Độ dẫn nạp thực chất là tổng của 1 phần thực (hay còn gọi là độ dẫn điện) và một phần ảo (chính là độ điện nạp). Chúng ta có công thức sau:

Y = G + jB

Trong đó:

  • Y là ký hiệu của độ dẫn nạp và được tính bằng đơn vị siemens hay mho (Ʊ), nghịch đảo của ohm.
  • G: Độ dẫn điện được đo bằng siemens
  • j: Đơn vị ảo
  • B: Đây là độ điện nạp (được đo bằng siemens)

VIII. Tích điện trở suất mật độ

Trong các ứng dụng, tích điện trở suất mật độ (tích của điện trở suất và mật độ) có vai trò quan trọng không kém so với điện trở suất tuyệt đối. Bởi chúng sở hữu khả năng làm vật dẫn điện trở nên to và dày hơn, điều này sẽ giúp cho vật dẫn điện có chỉ số điện trở thấp tướng tương đương.

Lúc này, dù tích trở điện suất mật độ thấp hay tỉ số giữa độ dẫn điện và mật độ cao thì đều là tỉ số mà người dùng mong muốn. 

Các bạn có thể theo dõi ví dụ cụ thể sau đây của chúng tôi để có thể hiểu rõ hơn: Để có thể truyền tải được nguồn điện năng đi tới những khoảng cách xa chúng ta cần sử dụng vật dẫn có cấu tạo từ nhôm, bởi nhôm có tính chất nhẹ hơn và cùng có độ dẫn điện tương đương với đồng).

Hay ở 1 ví dụ khác, chúng ta có thể thấy bạc rất ít được dùng làm dây dẫn điện, ngoài lý do quý hiếm và giá thành cao thì mật độ của bạc lại quá cao. Đồng thời, các chất có tính dẫn điện tốt nhưng có tốc độ phản ứng nhanh với oxi và nước cũng rất hiếm khi được sử dụng làm dây dẫn. Có thể kể đến 1 số chất như canxi, kim loại kiềm… 

IX. Khái niệm điện trở của dây dẫn 

1. Điện trở của dây dẫn là gì?

Điện trở của dây dẫn là gì
Điện trở của dây dẫn là gì?

Hiểu một cách đơn giản thì “điện trở của dây dẫn là đại lượng được dùng để chỉ đặc trưng tính cản trở dòng điện của dây dẫn đó. Điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài và điện trở suất của dây dẫn. Đồng thời, nó tỉ lệ nghịch với chỉ số tiết diện của dây dẫn.”

2. Ký hiệu điện trở của dây dẫn

Ký hiệu điện trở của dây dẫn
Ký hiệu điện trở của dây dẫn

Khi vẽ sơ đồ, điện trở của dây dẫn có ký hiệu là hộp chữ chữ nhật ở giữa hai đầu đoạn thẳng hoặc hình dích dắc ở giữa hai đầu đường thẳng. Các bạn có thể quan sát hình ảnh dưới đây để hiểu rõ hơn về ký hiệu điện trở của dây dẫn.

3. Công thức tính điện trở của dây dẫn

Chúng ta có công thức để tính điện trở của dây dẫn như sau:

Công thức tính điện trở của dây dẫn
Công thức tính điện trở của dây dẫn

Trong đó: 

  • R là ký hiệu điện trở của dây dẫn điện
  • ρ là ký hiệu của điện trở suất
  • A là ký hiệu của tiết điện hay còn gọi là diện tích mặt cắt, được tính bằng m2.

Ngoài ra, chúng ta còn có công thức tính điện trở của dây dẫn theo định luật Ohm như sau:

  • Theo định luật Ohm thì điện trở của dây dẫn chính là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và cường độ của dòng điện qua nó. Từ đây ta có công thức để tính điện trở của dây dẫn là: R = UI

Trong đó: 

  • U là ký hiệu của hiệu điện thế 2 đầu dây dẫn được tính bằng Vôn (V)
  • I là cường độ dòng điện đi qua dây dẫn, được tính bằng đơn vị là Ampe (A).

X. Điện trở thuần là gì?

Điện trở thuần là gì? Đối với dòng điện xoay chiều, điện trở thuần hiểu một cách đơn giản đây là một khái niệm được dùng để chỉ tính chất của dây dẫn. Điện trở thuần của 1 dây dẫn sẽ phụ thuộc vào kích thước, vật liệu tạo nên dây dẫn. 

Nó là những nguyên tử của dây dẫn có nhiệm vụ ngăn cản sự chuyển động của các điện tử tự do có trong dây dẫn (cản trở sự dịch chuyển của dòng điện bên trong dây dẫn). Đối với những phần tử được làm từ các vật liệu có điện trở thông thường cũng sẽ được gọi là điện trở. 

Nếu trong mạch điện chỉ có điện trở thuần thì tại thời điểm cực đại của điện áp dòng điện lúc này cũng cực đại. Khi điện áp bằng 0 thì dòng điện bên trong mạch lúc này cũng bằng 0. 

Tất cả những công thức áp dụng với mạch điện 1 chiều cũng có thể áp dụng với mạch điện xoay, tuy nhiên chỉ số điện trở thuần và các trị số dòng điện xoay chiều là lấy theo trị số hiệu dụng.

Bài viết là toàn bộ những chia sẻ của chúng tôi về điện trở cũng như các kiến thức liên quan đến điện trở. Hy vọng qua bài viết các bạn đã biết được điện trở suất là gì cũng như điện trở thuần là gì?

———–

Qua bài trên bạn cớ thể trả lời được câu hỏi:

Điện trở suất của vật dẫn phụ thuộc vào “Nhiệt độ và bản chất của vật dẫn”.

Giải thích: “Nhiệt độ khác nhau và bản chất của vật dẫn khác nhau thì điện trở khác nhau.”

Nguyên nhân có điện trở suất trong kim loại

Trả lời: “Trong quá trình chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường, các electron va chạm với các ion ở nút mạng”

Giải thích: Sự mất trật tự của mạng tinh thể kim loại đã cản trở chuyển động của các electron tự do, làm cho chuyển động của electron bị lệch hướng. Trong quá trình chuyển động có hướng dưới tác dụng của điện trường, các electron va chạm với các ion ở nút mạng gây ra điện trở suất trong kim loại.

Bạn có biết:

Dòng điện định mức là gì, cách tính dòng điện định mức của dây dẫn

Hiện tượng siêu dẫn là gì, ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn

Sóng điện từ là sóng gì? ứng dụng của sóng điện từ

Nhuận Thổ

Xin chào, Tôi là Nhuận Thổ, là một bloger với niềm đam mê tìm tòi và học hỏi. Tôi muốn chia sẻ thật nhiều kiến thức về công nghệ, giáo dục, cung hoàng đạo tới mọi người. Cảm ơn!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Next Post

Trường điện từ (Điện từ trường) là gì? Thuyết điện từ Maxwell

T7 Th10 17 , 2020
Trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong bộ môn vật lý, những kiến thức về điện trở đóng 1 phần vô cùng quan trọng. Song không phải ai cũng hiểu rõ điện trở suất là gì? Điện trở thuần là gì cũng như công dụng của điện trở. Chính […]
Trường điện từ là gì