Điện trở là gì? Khái niệm, công thức và ứng dụng thực tế

Trong lĩnh vực điện – điện tử, điện trở là một khái niệm cơ bản nhưng vô cùng quan trọng. Hầu hết các thiết bị điện, mạch điện trong đời sống và sản xuất đều có sự xuất hiện của điện trở. Việc hiểu rõ điện trở là gì, công thức tính cũng như những ứng dụng thực tế sẽ giúp bạn nắm chắc kiến thức nền tảng, từ đó áp dụng hiệu quả trong học tập, nghiên cứu và công việc. Hãy cùng Tời neo Bảo Tuấn tìm hiểu nhé.

Điện trở là gì?

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động với hai tiếp điểm kết nối, có chức năng điều chỉnh mức tín hiệu và giới hạn dòng điện chạy qua mạch. Điện trở cũng được sử dụng để phân chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường dây điện, v.v.

Trong điện tử và điện từ học, điện trở của một vật thể là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của vật thể đó. Điện trở được tính toán dựa trên tỷ số giữa điện áp ở hai đầu vật thể và dòng điện chạy qua nó.

Cách phân loại điện trở

Dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, điện trở sẽ được phân loại một cách rõ ràng như sau:

Phân loại điện trở dựa trên giá trị của chúng:

• Điện trở có giá trị cố định: Những loại điện trở này có giá trị điện trở suất cố định từ khi sản xuất và không thể thay đổi giá trị trong quá trình sử dụng. Loại điện trở này có thể được gọi là điện trở hợp chất cacbon và điện trở chì.
• Điện trở không cố định (còn được gọi là điện trở biến đổi hoặc chiết áp): Loại điện trở này có thể thay đổi giá trị điện trở suất trong quá trình sử dụng.

Phân loại dựa trên tính chất dẫn điện của điện trở:

• Điện trở tuyến tính: Khi hiệu điện thế tăng, trở kháng không thay đổi.
• Điện trở phi tuyến tính: Khi dòng điện chạy qua, điện trở suất thay đổi tỷ lệ thuận với hiệu điện thế. Điện trở phi tuyến tính thường được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu và khuếch đại.

Phân loại điện trở dựa trên chức năng:

• Điện trở chính xác: Loại điện trở này có độ chính xác cao và giá trị dung sai thấp. Người dùng biết giá trị thực tế gần với giá trị danh định.
• Điện trở nhiệt: Loại điện trở này cực kỳ nhạy cảm với nhiệt. Giá trị điện trở suất có thể thay đổi theo nhiệt độ trong quá trình hoạt động. Nhiệt điện trở được chia thành hai loại: hệ số nhiệt độ dương (PTC) và hệ số nhiệt độ âm (NTC).

Xem thêm: 

Mạch điện là gì? Các loại mạch điện cơ bản và ứng dụng thực tế

Điện áp là gì? Phân loại, đơn vị đo và ý nghĩa trong kỹ thuật điện

Đơn vị đo điện trở

Đơn vị điện trở là ohm (Ω), được đặt theo tên nhà vật lý Georg Simon Ohm. Các đơn vị lớn hơn như kiloohm (kΩ) và megohm (MΩ) cũng thường được sử dụng.

Công thức tính điện trở

Công thức định luật Ohm

Định luật Ohm là nền tảng để tính điện trở:

R = U / I

Trong đó:

• R: Điện trở (Ω)
• U: Hiệu điện thế (V)
• I: Cường độ dòng điện (A)

Công thức điện trở suất

Điện trở của dây dẫn được tính theo công thức:

R = ρ * (l / S)

Trong đó:

ρ: Điện trở suất của vật liệu (Ω·m)

l: Chiều dài dây dẫn (m)

S: Tiết diện dây dẫn (m²)

Tính điện trở tương đương

Mắc nối tiếp: Tổng điện trở tương đương:

R_t = R_1 + R_2 + … + R_n

Ứng dụng của điện trở trong thực tế

Điều chỉnh dòng điện: Điện trở giới hạn dòng điện, bảo vệ các linh kiện như đèn LED, bóng bán dẫn.

Bộ chia điện áp: Được sử dụng trong các bộ chia điện áp để tạo ra các mức điện áp khác nhau.

Bảo vệ linh kiện: Ngăn chặn dòng điện quá mức làm hỏng mạch.

Cảm biến nhiệt độ và ánh sáng: Nhiệt điện trở (NTC, PTC) và quang điện trở (LDR) được sử dụng trong các thiết bị đo nhiệt độ và ánh sáng.

Cách đo điện trở

Sử dụng đồng hồ vạn năng.

Chuyển đồng hồ vạn năng thành chế độ đo điện trở (Ω).

Tiếp theo nên ngắt kết nối mạch điện trước khi đo.

Đặt hai đầu của đầu dò vào hai đầu của điện trở, đọc giá trị trên màn hình.

Lưu ý khi đo điện trở

Đảm bảo mạch điện không có dòng điện để tránh làm hỏng đồng hồ đo.

Kiểm tra dây đo và các đầu đo để đảm bảo kết nối tốt.

Lựa chọn thang đo phù hợp so với giá trị điện trở cần đo.

Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở

Chiều dài dây dẫn: Điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài dây (l càng lớn, R càng lớn).

Tiết diện dây dẫn: Điện trở tỷ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn (S càng lớn, R càng nhỏ).

Nhiệt độ và điện trở suất: Nhiệt độ tăng thường làm tăng điện trở của kim loại, nhưng làm giảm điện trở của chất bán dẫn (NTC).

Kết luận

Điện trở không chỉ là một đại lượng vật lý đơn giản mà còn là thành phần cốt lõi trong mọi mạch điện. Nắm vững khái niệm, công thức tính toán và ứng dụng của điện trở sẽ giúp bạn chủ động hơn khi tiếp cận các vấn đề kỹ thuật, từ những thí nghiệm học tập cho đến các hệ thống điện tử phức tạp trong thực tế. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã có cái nhìn rõ ràng và toàn diện hơn về điện trở để áp dụng vào cuộc sống và công việc.