Cách mắc điện trở trong một mạch điện sẽ quyết định đến điện trở toàn mạch. Trong mạch tiếp nối thì chúng được mắc liên tiếp nhau, còn trong mạch song song thì chúng mắc xuôi theo từng nhánh song song. Vậy có những công thức tính điện trở nào cho từng trường hợp? Hãy tìm hiểu ngay trong bài này nhé.

Điện trở là gì?

Điện trở là một linh kiện vật lý trọng yếu gồm có hai tiếp điểm kết nối với nhau giúp hạn chế được cường độ dòng điện chảy trong mạch. Do đó, điện trở thường có một số tính năng chính như: chỉnh mức độ tín hiệu, chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động,… Do vậy, trong các bài tập vật lý thì đây hình như là một yếu tố không thể nào thiếu trong các bài tập từ dễ đến khó.

Công thức tính điện trở

Công thức tính điện trở được khái niệm bằng công thức tính điện trở toàn mạch. Công thức tính điện trở toàn mạch tổng quát lại được suy ra từ định luật ôm.

Ta có công thức tính định luật ôm cho toàn mạch như sau:

Trong số đó:

I là cường độ dòng điện qua toàn mạch (nhà cung cấp Ampe, A)

U là điện áp giữa hai đầu của toàn mạch (nhà cung cấp Vôn, V)

R là điện trở tương tự của toàn mạch (nhà cung cấp Ôm, Ω)

Trong các bài toán thực tiễn, ta thường khá ít ứng dụng công thức này. Mà cần phải suy luận từng trường hợp rõ ràng của mạch như trong phần giới thiệu có nêu ra. Giả sử trường hợp mạch có các điện trở R1; R2 … thì cường độ dòng điện tương ứng là I1; I2 … Điện áp (hiệu điện thế) giữa hai đầu mỗi điện trở là U1; U2 …, ta có:

Công thức tính điện trở mắc tiếp nối

  • R=R1 + R2 +….
  • U=U1 + U2 + …
  • I=I1=I2=…​

Công thức tính điện trở mắc song song

  • U=U1=U2=…
  • I=I1 + I2 + …

Các trường hợp đặc biệt có 2, 3 điện trở ta có thể ứng dụng 2 công thức tính nhanh dưới đây:

Công thức tính điện trở suất

Điện trở suất ( ký hiệu là ρ) của một dây dẫn là điện trở của một dây dẫn dài 1m có tiết diện 1m2, đại lượng này đặc trưng cho vật liệu dây dẫn đó, được cho bởi công thức:

Trong số đó L là chiều dài và S là thiết diện của dây dẫn đó.

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

Điện trở gây cản trở dòng điện, do đó quá trình này luôn có nhiệt lượng tỏa ra. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở trong một khoảng thời gian:

Q = I2Rt

Trong số đó:

Q là nhiệt lượng tỏa ra

I là cường độ dòng điện chạy qua điện trở

t là thời gian dòng điện chạy qua điện trở

Bài tập tính điện trở trên dây dẫn, mạch điện

Để minh họa cho các công thức trên, chúng tôi có một bài tập lớn giúp bạn đơn giản ứng dụng được các công thức mà tất cả chúng ta vừa được học nhé:

Bài 1: Cho 1 mạch gôm R1 và R2 . Biết 2 điện trở này mắc tiếp nối với nhau, có hiệu điện thế của mạch là U = 12, R1 = 3 Ω, cho biết hiệu điện thế đặt vào 2 đầu R2 là 3V, tứ U2 = 3 V. Hãy tính:

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch và giá trị của điện trở R2

b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R2 trong khoảng thời gian là 1 phút nếu R1 mắc song song R2.

Lời giải:

a) Theo đầu bài cho ta có R1 tiếp nối R2

Hiệu điện thế toàn mạch: U = U1 + U2 => U1 = U – U2 = 12 – 3 = 9 V

Cường độ dòng điện toàn mạch: I = I1 = I2 = U1 / R1 = 3 A

Do đó, R2 = U2 / I2 = 1 Ω

b) Trường hợp R1 song song với R2

Nhiệt lượng tỏa ra trên R2 là: Q2 = I2.R2.t

Hiệu điện thế toàn mạch: U = U1 = U2 = 12 V

Cường độ dòng điện qua điện trở R2: I2 = U2 / R2 = 12 A

Nhiệt lượng tỏa ra trên R2 trong khoảng thời gian 1 phút là: Q2 = 720 J

Bài 2:

Cho hai bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở lần lượt là R1=7,5Ω và R2=4,5Ω. Cho dòng điện chạy qua hai đèn đều có cường độ định mức rõ ràng là I=0,8A. Hai đèn này được mắc tiếp nối với nhau và với một điện trở R3 để mắc vào hiệu điện thế U=12V.

a. Tính giá trị của R3 để hai đèn sáng bình thường, các giả thiết được cho như đầu bài.

b. Nếu điện trở R3 được quấn bằng dây Nicrom có điện trở suất 1,10.10-6Ω.m và có chiều dài là 0,8m. Hãy tính tiết diện của dây dẫn làm bằng chất lượng Nicrom này:

Lời giải:

a) Điện trở toàn mạch (tương tự) là:

Rtd = UI = 12,8 = 15Ω

Để đèn chiếu sáng bình thường thì giá trị của R3 phải là: R3 = 15 – (7,5 + 4,5) = 3Ω

b) Tính tiết diện của dây Nicrom:

Vận dụng công thức tính điện trở suất và các mối liên hệ giữa S, l và điện trở suất ta có diện tích mặt cắt của dây Nicrom là:

S = ρlR = 1,1.10 – 6.,83 = ,29.10 – 6m2 = ,29mm2.

Trong quá trình ứng dụng các công thức tính điện trở, tất cả chúng ta cần phải lưu ý nhà cung cấp đo của các nhà cung cấp. Ví dụ công suất được tính watt(W), điện áp được tính bằng Vôn (V). Quá trình nhớ các nhà cung cấp còn khiến cho ta đơn giản nắm các công thức này hơn rất nhiều. Độc giả hãy lưu ý điều này và tránh nhầm lẫn nhé.

See also  finding a^b^c^... mod m