Điện trở bằng vòng màu
Các vạch màu trên điện trở giúp nhận biết giá trị danh định và sai số của linh kiện. Đây là cách ghi rất thuận tiện khi linh kiện có kích thước nhỏ.
01 · Mục tiêu bài học
Kiến thức
- Nêu được tác dụng cản trở dòng điện của điện trở.
- Nêu được sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế và phát biểu định luật Ohm.
- Trình bày công thức tính điện trở dây dẫn R = ρl/S và ý nghĩa từng đại lượng.
Năng lực thực hành
- Nhận biết vị trí mắc ampe kế, vôn kế trong mạch khảo sát.
- Ghi số đo, lập bảng và vẽ đồ thị I theo U.
- Vận dụng công thức đúng đơn vị, so sánh điện trở của các dây dẫn.
Tình huống mở đầu: Khi thay điện trở trong một mạch điện, số chỉ ampe kế thay đổi thế nào? Nếu giữ điện trở và thay đổi hiệu điện thế đặt vào nó thì kết quả ra sao?
02 · Kiến thức trọng tâm
I. Điện trở – mức độ cản trở dòng điện
Đối với cùng hiệu điện thế, đoạn mạch có điện trở lớn hơn thường cho dòng điện nhỏ hơn. Kí hiệu điện trở là R, đơn vị ôm (Ω).
R = U / I (11.1) · I ≠ 0; đoạn dây dẫn tuân theo định luật Ohm
1 mΩ = 10−3 Ω; 1 kΩ = 103 Ω; 1 MΩ = 106 Ω.
II. Cường độ dòng điện phụ thuộc vào hiệu điện thế
Thí nghiệm với cùng một điện trở: đặt các giá trị U khác nhau và đo I. Khi các điều kiện không đổi, I tỉ lệ thuận với U. Đồ thị biểu diễn I theo U là đường thẳng đi qua gốc tọa độ O.
Chú ý khi vẽ đồ thị: Trục hoành biểu diễn U (V), trục tung biểu diễn I (A). Độ dốc I/U = 1/R, do đó điện trở càng nhỏ thì đường đồ thị càng dốc nếu dùng cùng thang đo.
III. 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 và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn dây.
I = U / R (11.2) · Với U (V), R (Ω), I (A)
U = I R R = U / I (11.3) · Các hệ thức suy ra để tính toán
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị | Ý nghĩa |
|---|---|---|---|
| Hiệu điện thế | U | V | Giữa hai đầu đoạn dây |
| Cường độ dòng điện | I | A | Qua đoạn dây |
| Điện trở | R | Ω | Cản trở dòng điện |
Không nhầm: Khi tăng U, I tăng tương ứng, nhưng điện trở R của đoạn dây tuân theo định luật Ohm ở điều kiện không đổi không vì thế mà tăng. Với linh kiện phi tuyến hoặc thay đổi nhiệt độ, không áp dụng giản đơn nhận xét này.
IV. Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào kích thước và vật liệu
Ở cùng nhiệt độ, đối với dây đồng chất, tiết diện đều: R tỉ lệ thuận với chiều dài l, tỉ lệ nghịch với tiết diện S và phụ thuộc điện trở suất ρ của vật liệu.
R = ρl / S (11.4) · ρ (Ω·m), l (m), S (m²), R (Ω)
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị đúng |
|---|---|---|
| Điện trở suất | ρ | Ω·m |
| Chiều dài dây | l | m |
| Tiết diện dây | S | m² |
Đổi đơn vị thường gặp: 1 mm² = 10−6 m². Điện trở suất phụ thuộc vào bản chất vật liệu và nhiệt độ; số liệu dưới đây là giá trị tham khảo gần 20 °C.
| Vật liệu | ρ gần đúng (Ω·m) | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Đồng | 1,7 × 10−8 | Dẫn điện tốt |
| Nhôm | 2,8 × 10−8 | Nhẹ, thông dụng |
| Constantan | 5,0 × 10−7 | Điện trở suất cao hơn đồng |
| Nicrom | 1,1 × 10−6 | Dùng làm dây điện trở |
An toàn: Những thí nghiệm dưới đây là mô phỏng điện trở lí tưởng với nguồn DC điện áp thấp. Không nối dây trần trực tiếp vào nguồn điện dân dụng và không chập hai cực nguồn.
03 · Quan sát và thực hành tương tác
Hoạt động 1 · Mạch đo điện trở và đồ thị I–U
Thay đổi U, R. Quan sát số chỉ ampe kế (nối tiếp), vôn kế (song song) và vị trí điểm đo trên đồ thị.
6 VVôn kế
0,60 AAmpe kế
10 ΩĐiện trở
Khi R=10 Ω và U=6 V: I=0,6 A.
Hoạt động 2 · Ghi bảng số liệu thí nghiệm
Chọn một điện trở rồi bấm Ghi 5 phép đo tại U = 0; 3; 6; 9; 12 V. Quan sát thương số U/I (chỉ tính khi I ≠ 0) và tự rút ra kết luận.
| Lần đo | U (V) | I (A) | U/I (Ω) |
|---|---|---|---|
| Chưa ghi số liệu. | |||
Bấm “Ghi 5 phép đo” để hiện bảng thí nghiệm.
Hoạt động 3 · Điện trở của dây dẫn theo l, S, ρ
Với dây đồng chất có tiết diện đều, kéo thanh thay đổi chiều dài và tiết diện; chọn vật liệu để so sánh.
1,70 ΩĐiện trở tính được
1,7×10⁻⁸ρ (Ω·m)
1,00R/R đồng mẫu
R=ρl/S; cần đổi mm² sang m².
04 · Luyện tập và kiểm tra
4.1 · 12 ví dụ có lời giải
Nhấn vào từng ví dụ để xem hướng giải. Kiểm tra đơn vị, điều kiện không đổi và dữ liệu ban đầu trước khi thay số.
4.2 · 36 câu tự luyện
12 Nhận biết · 12 Thông hiểu · 12 Vận dụng. Trả lời từng câu để xem nhận xét và lời giải, không tính vào điểm kiểm tra.
Đã làm 0/36 câu
4.3 · Kiểm tra cuối bài (22 câu – 10 điểm)
10 câu ABCD (0,25 điểm/câu), 6 câu Đúng/Sai (4 ý/câu; 0,10–0,25–0,50–1,00 điểm theo số ý đúng), 6 câu trả lời ngắn (0,25 điểm/câu).
Quy tắc làm bài: Hệ thống không hiển thị đáp án trước khi bấm Nộp bài – chấm điểm. Trả lời ngắn chỉ nhập số, không nhập đơn vị; có thể dùng dấu phẩy hoặc dấu chấm cho số thập phân.
Chưa chấm bài.
05 · Sơ đồ tư duy
Sáu nhánh kiến thức cốt lõi của bài học, có thể sử dụng để tự hệ thống trước khi làm bài.
01 · Điện trở
R cản trở dòng điện; đơn vị Ω, kΩ, MΩ.
02 · Quan hệ I – U
Giữ R không đổi: I ∝ U. Đồ thị đường thẳng qua O.
03 · Định luật Ohm
I=U/R; U=IR; R=U/I.
04 · Dụng cụ đo
Ampe kế nối tiếp; vôn kế song song.
05 · Dây dẫn
R=ρl/S; dài hơn → R lớn; to hơn → R nhỏ.
06 · Đơn vị & an toàn
ρ (Ω·m), l (m), S (m²); dùng nguồn thấp áp.
06 · Em có biết?
Vì sao dây dẫn thường làm bằng đồng?
Đồng có điện trở suất thấp nên với cùng chiều dài và tiết diện, điện trở nhỏ hơn nhiều hợp kim điện trở. Khi lựa chọn dây còn phải xét giá thành, khối lượng và độ bền cơ học.
Dây nicrom có vai trò gì?
Hợp kim nicrom có điện trở suất lớn và chịu nhiệt tốt, nên thường dùng làm bộ phận tỏa nhiệt. Tuyệt đối không tự chế mạch điện gia dụng từ dây trần.
Định luật Ohm có giới hạn áp dụng
Không phải mọi thiết bị đều có tỉ số U/I không đổi. Ví dụ, điện trở của dây tóc bóng đèn có thể thay đổi rõ rệt khi nóng lên. Vì vậy cần nêu điều kiện khảo sát.
Câu hỏi vận dụng: Với cùng U, tại sao dây dẫn càng dài thì dòng điện càng nhỏ nếu các yếu tố khác không đổi?