Điều Gì Kiểm Soát Dòng Điện Chảy – Điện Trở

Như bạn đã học trước đó, mức độ cản trở của dòng điện không giống nhau đối với từng loại vật liệu. Dòng điện chính là việc electron tự do di chuyển xuyên qua vật liệu, và số lượng electron tự do trong vật liệu sẽ xác định mức độ cản trở đối với dòng điện. Một số vật liệu dễ dàng nhường electron ở lớp ngoài cùng của chúng, gọi là chất dẫn điện (conductor), ít gặp sự cản trở từ dòng điện. Trái lại, có những vật liệu giữ chặt electron ở bên ngoài của chúng, gọi là chất cách điện (insulators), tạo ra sự cản trở đáng kể đối với dòng điện. Mọi vật liệu đều có mức độ cản trở với dòng điện, dù lớn hay nhỏ, và sự cản trở này được gọi là điện trở.

Chú Thích

• (Is oppositoin to electron movement): Là sức cản đối với sự di chuyển của electron

Hãy giả sử chúng ta có một nguồn điện (nguồn điện áp | voltage) không đổi. Trong trường hợp này, khi có nhiều sự cản trở đối với dòng điện (điện trở), số lượng electron chảy qua vật liệu (dòng điện) sẽ ít hơn. Ngược lại, khi điện trở giảm (ít sự cản trở), dòng điện sẽ tăng lên (nhiều electron hơn).

Chú Thích

• (Small resistance): Điện trở nhỏ
• (large resistance): Điện trở lớn
• (Small current): Dòng điện nhỏ
• (Large current): Dòng điện lớn
• (Battery, constant voltage): Pin cung cấp điện áp ổn định

Trên thực tế, nếu bạn đo dòng điện trong mạch như trong ví dụ trên với một phần tử điện trở trong đó, và sau đó tăng gấp đôi lượng điện trở trong mạch bằng cách thêm một phần tử điện trở giống hệt nối tiếp với nó, bạn sẽ thấy rằng dòng điện sẽ chỉ bằng một nửa so với giá trị ban đầu. Điều này có nghĩa là, trong điều kiện điện áp (lực điện | electrical force) không đổi, dòng điện sẽ tỉ lệ thuận với lượng điện trở trong mạch.

Chú Thích

• (At constant voltage, double the resistance = one-half the current): Ở điện áp không đổi, tăng gấp đôi điện trở sẽ làm giảm một nửa dòng điện
• (Resistance element): Phần tử điện trở

Bây giờ hãy xem điều gì sẽ xảy ra khi bạn giữ điện trở không đổi và thay đổi điện áp (lực điện). Khi tăng điện áp (tăng lực điện), bạn có thể mong đợi sẽ có nhiều electron (dòng điện) chảy qua hơn, vượt qua sự ảnh hưởng của điện trở. Điều này chính xác như vậy.

Chú Thích

• (At constant resistance, double the voltage = double the current): Ở điện trở không đổi, khi gấp đôi điện áp, dòng điện cũng gấp đôi
• (Resistance element): Phần tử điện trở

Các nguyên tắc về mối liên hệ giữa dòng điện, điện trở và điện áp trong mạch đóng vai trò cực kỳ quan trọng và cơ bản trong việc nghiên cứu về điện. Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ lưỡng hơn về những nguyên tắc này sau và áp dụng chúng trong quá trình học về điện. Mặc dù tất cả các dây dẫn đều có một lượng điện trở, nhưng có những trường hợp bạn muốn thêm vào mạch một giá trị điện trở cụ thể. Các thiết bị có giá trị điện trở đã biết được gọi là điện trở (resistor), được ký hiệu bằng chữ “R” và được thể hiện trong sơ đồ mạch bằng ký hiệu đặc biệt như dưới đây.

Chú Thích

• (Resistance): Điện trở

Đơn Vị Của Điện Trở【Units of Resistance】

Để đo cường độ dòng điện, ta sử dụng ampere là đơn vị đo. Để đo điện áp, ta sử dụng volt. Các đơn vị này rất quan trọng để so sánh các dòng điện khác nhau và điện áp khác nhau. Tương tự, cần có một đơn vị để so sánh điện trở của các dây dẫn khác nhau. Đơn vị cơ bản của điện trở là ohm, được đo lường khi có 1 ampere dòng điện chảy qua khi 1 volt lực điện động được áp dụng qua điện trở đó. Chữ viết tắt của ohm là chữ Hy Lạp omega (Ω). Khi 1 volt tạo ra 1 ampere dòng điện chảy qua, thì điện trở là 1 ohm.

Chú Thích

• (Resistance = 1 ohm): Điện trở = 1 ohm
• (1 Ampere of current flow): 1 ampe dòng điện chảy

Giả sử bạn kết nối một sợi dây đồng vào nguồn điện áp 1 volt và điều chỉnh độ dài của nó cho đến khi có dòng điện chạy qua dây chính xác là 1 ampe. Điện trở của sợi dây đồng đó sẽ chính xác là 1 ohm. Nếu bạn sử dụng dây làm từ các vật liệu khác như sắt, bạc, vv. bạn sẽ nhận thấy chiều dài và kích thước của dây sẽ không giống như dây đồng. Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, bạn có thể tìm ra một chiều dài của dây mà khi nối vào nguồn điện áp 1 volt, dòng điện chính xác là 1 ampe, và mỗi chiều dài này sẽ có một điện trở là 1 ohm. Sự khác biệt về chiều dài và kích thước của các dây được so sánh với chiều dài 1 ohm và điện trở được biểu thị bằng ohm. Hầu hết các loại dây thông dụng đều có điện trở khá nhỏ. Điều này đồng nghĩa với việc bạn sẽ cần một sợi dây rất lớn để có được một điện trở lớn. Để có được điện trở lớn nhưng với kích thước hợp lý, người ta sử dụng các loại dây đặc biệt gọi là dây điện trở, hoặc như thường thấy trong các mạch điện tử, sử dụng các điện trở được làm từ vật liệu đúc từ cacbon và đất sét. Nhờ vào cách này, chúng ta có thể đạt được điện trở lớn trong một không gian nhỏ.

Mặc dù thường thấy giá trị điện trở được đo bằng ohm, nhưng đôi khi bạn cũng sẽ gặp các giá trị điện trở lớn hoặc nhỏ. Các tiền tố mà bạn đã biết trước đây – micro, milli và kilo – được sử dụng tương tự với điện trở như với điện áp và dòng điện. Ngoài ra, chúng ta còn có một tiền tố khác là meg, khi đặt trước ohm, tương đương với 1.000.000 ohm; tức là, 1 megohm bằng 1.000.000 ohm.

Đơn vị của điện trở được chuyển đổi tương tự như đơn vị của dòng điện hoặc điện áp. Tuy nhiên, bạn cần phải học một số từ viết tắt mới vì K thường được dùng để biểu thị kilohm và M hoặc meg thường được dùng để biểu thị megohm. Do đó, 10 kilohm sẽ được hiển thị là 10 K và 3,3 megohm sẽ được hiển thị là 3,3 M hoặc 3,3 megohm

Chú Thích

• (MICROHMS TO OHMS – the decimal point 6 places to the left – 35,000 microhms = 0.035 ohm): chuyển MICROHM SANG OHM, Di chuyển dấu thập phân sang trái 6 chữ số, 35.000 microhms = 0.035 ohm
• (OHMS TO MICROHMS Move the decimal point 6 places to the right 3.6 ohms = 3,600,000 microhms): chuyển OHM SANG MICROHM, chuyển dấu thập phân sang phải 6 chữ số, 3.6 ohms = 3.600.000 microohms
• (MILLIOHMS TO OHMS – Move the decimal point 3 places to the left – 2,700 milliohms = 2.7 ohms): chuyển MILLIOHM SANG OHM, Di chuyển dấu thập phân sang trái 3 chữ số, 2.700 milliohms = 2.7 ohms
• (OHMS TO MILLIOHMS – Move the decimal point 3 places to the right – 0.68 ohms = 680 milliohms): chuyển OHM SANG MILLIOHM, Di chuyển dấu thập phân sang phải 3 chữ số, 0.68 ohm = 680 milliohm
• (KILOHMS TO OHMS – Move the decimal point 3 places to the right – 6.2K = 6,200 ohms): chuyển KILOOHM SANG OHM, Di chuyển dấu thập phân sang phải 3 chữ số, 6.2K = 6.200 ohm
• (OHMS TO KILOHMS – Move the decimal point 3 places to the left – 47,000 ohms = 47 K): chuyển OHM SANG KILOOHM, Di chuyển dấu thập phân sang trái 3 chữ số, 47.000 ohm = 47 Kiloohm
• (MEGOHMS TO OHMS – Move the decimal place 6 places to the right – 2.7 Meg = 2,700,000 ohms): chuyển MEGOHM SANG OHM, Di chuyển dấu thập phân sang phải 6 chữ số, 2.7 Meg = 2.700.000 ohm
• (OHMS TO MEGOHMS – Move the decimal point 6 places to the left – 620,000 ohms = 0.62 Meg): chuyển OHM SANG MEGOHM, Di chuyển dấu thập phân sang trái 6 chữ số, 620.000 ohm = 0.62 Meg

Những Yếu Tố Kiểm Soát Điện Trở【Factors Controlling Resistance】

Mọi vật liệu đều có một chút điện trở. Trong một số trường hợp, điều này là mong muốn, ví dụ như khi muốn hạn chế dòng điện một cách có chủ ý và do đó, sử dụng các thành phần gọi là điện trở được tạo thành từ các vật liệu được lựa chọn vì tính chất điện trở của chúng. Trong các trường hợp khác, điện trở là một thuộc tính không mong muốn và muốn giữ nó ở mức tối thiểu, như trong trường hợp muốn truyền một dòng điện lớn đến tải và không muốn dòng điện bị giới hạn bởi dây dẫn. Bạn sẽ hiểu thêm về điện trở không mong muốn hoặc mong muốn của dây dẫn khi bạn nghiên cứu về năng lượng điện. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các yếu tố kiểm soát điện trở trong vật liệu.

Điện trở của bất kỳ vật thể nào, như dây dẫn, phụ thuộc vào bốn yếu tố: vật liệu làm ra nó (material), chiều dài của vật liệu (length), diện tích mặt cắt ngang của vật liệu (cross-sectional area) và cuối cùng là nhiệt độ của vật liệu (temperature).

 

Vật liệu (MATERIAL) – Các loại vật liệu khác nhau có điện trở khác nhau. Một số, như bạc và đồng, có điện trở thấp, trong khi những loại khác, như sắt hoặc nichrome (một hợp kim đặc biệt của niken, crom và sắt), có điện trở cao hơn. Nhiều điện trở, như những cái được sử dụng trong các mạch điện tử, được làm từ hỗn hợp đúc từ carbon và đất sét.

 

Chiều dài (LENGTH) – Đối với một vật liệu nhất định có diện tích mặt cắt ngang không đổi, tổng điện trở sẽ tăng theo tỉ lệ với chiều dài. Nghĩa là nếu một đoạn dây cố định có điện trở là 3 ohm, khi kéo dài gấp đôi, điện trở sẽ là 6 ohm, khi kéo dài gấp ba lần, điện trở sẽ là 9 ohm, và cứ tiếp tục như vậy.

 

Diện tích mặt cắt ngang (THE CROSS-SECTIONAL AREA) – Dòng điện có thể được so sánh với dòng nước trong ống. Nếu chúng ta làm cho ống lớn hơn (tăng diện tích mặt cắt ngang), nước sẽ chảy nhiều hơn, ngay cả khi áp suất (lực) không đổi. Tương tự, với một dây dẫn, điện trở giảm khi diện tích cắt ngang tăng. Nếu chúng ta nhân đôi diện tích cắt ngang của một vật liệu với chiều dài không đổi, điện trở sẽ giảm một nửa. Ngược lại, nếu chúng ta giảm diện tích một nửa, điện trở sẽ tăng gấp đôi.

 

Nhiệt độ (TEMPERATURE) – Mặc dù tác động của nhiệt độ thường nhỏ so với tác động của vật liệu, chiều dài và diện tích mặt cắt ngang, nhưng chúng có thể quan trọng, đặc biệt khi chúng ta muốn duy trì điện trở ở một giá trị cố định và nhiệt độ không ổn định. Nói chung, ở các kim loại, điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. Điều này chủ yếu là do năng lượng nhiệt làm cho các electron tự do trong vật liệu di chuyển dễ dàng; và khó khăn hơn để các electron này di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác một cách có trật tự, được gọi là dòng điện. Trong một số vật liệu, như carbon, điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

Tóm Tắt Đánh Giá Lại Về Điện Trở【Review of Resistance】

1. Điện trở (RESISTANCE) – Sự kháng cự cản trở của vật liệu đối với dòng điện.
2. (OHM) – Đơn vị cơ bản đo lường điện trở là khi dòng điện là 1 ampe và có một điện áp là 1 volt được áp dụng qua điện trở. Ký hiệu của ohm là Ω.
3. Điện Trở ( RESISTOR) – Một thiết bị có điện trở được dùng để điều khiển dòng điện. Ký hiệu cho một điện trở là R.
4. (Ohmmeter) – Dụng cụ đo để đo trực tiếp điện trở. viết lại dễ hiểu hơn
5. (Kilohm) – Một kilohm bằng 1.000 ohm
6. (Megohm) – Một megohm bằng 1.000.000 ohm