Kháng điện: Đó là gì?

Electrical4u

Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản

China

Điện trở là gì?

Điện trở (còn được gọi là điện trở ohmic) là một biện pháp đo lường sự phản đối đối với dòng điện trong mạch điện. Điện trở được đo bằng đơn vị ôm, ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp omega (Ω).

Điện trở càng lớn, rào cản đối với dòng điện càng lớn.

Khi hiệu điện thế được áp dụng cho dẫn thể, dòng điện bắt đầu chảy, hoặc các electron tự do bắt đầu di chuyển. Trong khi di chuyển, các electron tự do va chạm với các nguyên tử và phân tử của dẫn thể.

Do va chạm hoặc cản trở, tốc độ dòng chảy của electron hoặc dòng điện bị hạn chế. Do đó, chúng ta có thể nói rằng có sự phản đối đối với dòng chảy của electron hoặc dòng điện. Do đó, sự phản đối này được cung cấp bởi một chất đối với dòng điện được gọi là điện trở.

Điện trở của vật liệu dẫn điện được tìm thấy là—

tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu
tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt ngang của vật liệu
phụ thuộc vào bản chất của vật liệu
Phụ thuộc vào nhiệt độ

Toán học, điện trở của vật liệu dẫn điện có thể được biểu diễn như sau,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Trong đó R = điện trở của dây dẫn

$l$ = chiều dài của dây dẫn

a = diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn

$\rho$ = hằng số tỷ lệ của vật liệu được gọi là điện trở riêng hoặc độ dẫn điện của vật liệu

Định nghĩa về Điện trở 1 Ohm

Nếu một hiệu điện thế 1 volt được áp dụng trên hai đầu dây dẫn và nếu dòng điện 1 ampe chảy qua nó, thì điện trở của dây dẫn đó được coi là 1 ohm.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Điện trở được đo bằng đơn vị nào?

Điện trở được đo bằng (đơn vị SI cho một điện trở) ohm, và Ω đại diện cho nó. Đơn vị ohm (Ω) được đặt tên để vinh danh nhà vật lý và toán học người Đức vĩ đại Georg Simon Ohm.

Trong hệ thống SI, một ohm bằng 1 volt trên ampere. Do đó,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Do đó, điện trở cũng được đo bằng volt trên ampere.

Các điện trở được sản xuất và chỉ định trong một phạm vi giá trị rộng. Đơn vị ohm thường được sử dụng cho các giá trị điện trở trung bình, nhưng các giá trị điện trở lớn và nhỏ có thể được biểu thị bằng milliohm, kiloohm, megaohm, v.v.

Do đó, các đơn vị dẫn xuất của điện trở được tạo ra theo giá trị của chúng, như được hiển thị trong bảng dưới đây.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Đơn vị dẫn xuất của điện trở

Ký hiệu điện trở

Có hai ký hiệu mạch chính được sử dụng cho điện trở.

Ký hiệu phổ biến nhất cho điện trở là một đường gợn sóng, được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ. Ký hiệu mạch khác cho điện trở là một hình chữ nhật nhỏ, được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và châu Á, được gọi là ký hiệu điện trở quốc tế.

Ký hiệu mạch cho điện trở được thể hiện trong hình ảnh dưới đây.

企业微信截图_17099630627029.png 企业微信截图_17099630544755.png

Công thức điện trở

Công thức cơ bản cho điện trở là:

Mối quan hệ giữa Điện trở, Điện áp và Dòng điện (Định luật Ohm)
Mối quan hệ giữa Điện trở, Công suất, và Điện áp
Mối quan hệ giữa Điện trở, Công suất, và Dòng điện

Những mối quan hệ này được tóm tắt trong hình ảnh dưới đây.

Công thức điện trở 1 (Định luật Ohm)

Theo định luật Ohm

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Do đó, điện trở là tỷ lệ giữa điện áp cung cấp và dòng điện.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

Công thức Điện trở 2 (Công suất và Điện áp)

Công suất truyền tải là tích của điện áp cung cấp và dòng điện.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Bây giờ, đặt $I = \frac{V}{R}$ vào phương trình trên, ta được,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

Như vậy, chúng ta có được rằng điện trở là tỷ lệ giữa bình phương của điện áp cung cấp và công suất. Về mặt toán học,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

Công thức Điện trở 3 (Công suất và Dòng điện)

Chúng ta biết rằng, $P = V * I$

Thay $V = I *R$ vào phương trình trên, chúng ta có,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

Vì vậy, chúng ta có được rằng điện trở là tỷ lệ giữa công suất và bình phương của dòng điện. Về mặt toán học,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Sự Khác Biệt Giữa Điện Trở AC và DC

Có sự khác biệt giữa điện trở AC và DC. Hãy thảo luận về điều này một cách ngắn gọn.

Điện Trở AC

Điện trở tổng (bao gồm điện trở, điện kháng cảm, và điện kháng dung) trong mạch AC được gọi là độ cản. Do đó, điện trở AC cũng được gọi là độ cản.

Điện Trở = Độ Cản tức là,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

Công thức sau đây cho giá trị của điện trở hoặc độ cản AC của mạch AC

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Điện trở DC

Độ lớn của DC là không đổi, tức là không có tần số trong mạch DC; do đó, độ cản dung và độ cản cảm trong mạch DC bằng không.

Vì vậy, chỉ có giá trị điện trở của dây dẫn hoặc dây được sử dụng khi áp dụng nguồn DC.

Do đó, theo định luật Ohm, chúng ta có thể tính giá trị điện trở DC.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

Điện trở nào lớn hơn: Điện trở AC hay Điện trở DC?

Không có hiệu ứng vỏ trong mạch DC vì tần số trong nguồn DC là không. Do đó, điện trở AC cao hơn so với điện trở DC do hiệu ứng vỏ.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

Thông thường, giá trị của điện trở AC là 1,6 lần giá trị của điện trở DC.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

Điện Trở Điện và Nhiệt Độ

Điện Trở Điện và Tác Động Sưởi Nóng

Khi dòng điện (tức là dòng chảy của các electron tự do) đi qua một dẫn thể, có một loại ‘ma sát’ giữa các electron di chuyển và các phân tử của dẫn thể. Ma sát này được gọi là điện trở điện.

Do đó, năng lượng điện cung cấp cho dẫn thể được chuyển đổi thành nhiệt do ma sát hoặc điện trở điện. Điều này được gọi là tác động sưởi nóng của dòng điện do điện trở điện gây ra.

Ví dụ, nếu dòng điện I ampe chảy qua dây dẫn có điện trở R ohm trong t giây, năng lượng điện cung cấp là I2Rt joule. Năng lượng này được chuyển đổi thành nhiệt.

Do đó,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

Hiệu ứng làm nóng này được sử dụng để sản xuất nhiều thiết bị điện gia dụng như đèn sưởi điện, lò nướng điện, ấm đun nước điện, bàn ủi điện, máy hàn điện, v.v. Nguyên tắc cơ bản của các thiết bị này là giống nhau, tức là khi dòng điện chạy qua một điện trở cao (gọi là phần tử làm nóng), nó sẽ tạo ra nhiệt cần thiết.

Một hợp kim phổ biến nhất của niken và crôm gọi là nichrome có điện trở hơn 50 lần so với đồng.

Tác động của Nhiệt độ lên Điện trở Điện

Điện trở của tất cả các vật liệu đều bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi về nhiệt độ. Tác động của sự thay đổi nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào vật liệu.

Kim loại

Điện trở của kim loại tinh khiết (ví dụ: đồng, nhôm, bạc, v.v.) tăng khi nhiệt độ tăng. Sự tăng này về điện trở là lớn trong phạm vi nhiệt độ thông thường. Do đó, kim loại có hệ số điện trở dương theo nhiệt độ.hệ số điện trở theo nhiệt độ.

Hợp kim

Điện trở của hợp kim (ví dụ: nichrome, manganin, v.v.) cũng tăng khi nhiệt độ tăng. Sự tăng này về điện trở là không đều và tương đối nhỏ. Do đó, hợp kim có giá trị thấp của hệ số điện trở dương theo nhiệt độ.

Bán dẫn, Dẫn điện kém & Điện giải chất

Điện trở của bán dẫn, dẫn điện kém & điện giải chất giảm khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ tăng, nhiều electron tự do được tạo ra. Vì vậy, giá trị điện trở giảm. Do đó, vật liệu như vậy có hệ số điện trở âm theo nhiệt độ.

Các câu hỏi phổ biến về điện trở

Điện trở của cơ thể người

Điện trở của da cơ thể người cao, nhưng điện trở nội bộ cơ thể thấp. Khi cơ thể người khô, điện trở hiệu dụng trung bình cao, và khi ướt, điện trở giảm đáng kể.

Trong điều kiện khô, điện trở hiệu dụng do cơ thể người cung cấp là 100.000 ohm, và trong điều kiện ướt hoặc da bị rách, điện trở giảm xuống còn 1.000 ohm.

Nếu năng lượng điện áp cao đi vào da người, thì nó nhanh chóng phá vỡ da, và điện trở do cơ thể cung cấp giảm xuống còn 500 ohm.

Điện trở của không khí

Chúng ta biết rằng điện trở của bất kỳ vật liệu nào phụ thuộc vào độ dẫn điện hoặc điện trở riêng của vật liệu đó. Độ dẫn điện hoặc điện trở riêng của không khí khoảng $10^6$ đến $10^1^5$ $\Omega-m$ tại 200 C.

Điện trở của không khí là thước đo khả năng của không khí để chống lại dòng điện. Kháng cự của không khí là kết quả của va chạm giữa bề mặt dẫn đầu của vật thể và các phân tử không khí. Hai yếu tố chính ảnh hưởng đến lượng kháng cự của không khí là tốc độ của vật thể và diện tích mặt cắt ngang của vật thể.

Khả năng chịu đựng hoặc cường độ điện môi của không khí là 21.1 kV/cm (RMS) hoặc 30 kV/cm (đỉnh), điều này có nghĩa là không khí cung cấp điện trở lên đến 21.1 kV/cm (RMS) hoặc 30 kV/cm (đỉnh). Nếu ứng suất tĩnh điện trong không khí vượt quá 21.1 kV/cm (RMS), sự phá vỡ của không khí xảy ra; do đó, chúng ta có thể nói rằng điện trở của không khí trở thành không.

Điện trở của nước

Độ dẫn điện hoặc điện trở riêng của nước là thước đo khả năng của nước để chống lại dòng điện, điều này phụ thuộc vào nồng độ muối tan trong nước.

Nước tinh khiết có giá trị cao hơn về độ dẫn điện hoặc điện trở riêng vì nó không chứa ion. Khi muối tan trong nước tinh khiết, các ion tự do được tạo ra. Các ion này có thể dẫn điện; do đó, điện trở giảm.

Nước có nồng độ muối tan cao sẽ có điện trở riêng hoặc độ dẫn điện thấp và ngược lại. Bảng dưới đây cho thấy giá trị độ dẫn điện cho các loại nước khác nhau.

Loại nước	Độ điện trở trong Ohms-m $(\Omega-m)$
Nước tinh khiết	20.000.000
Nước biển	20-25
Nước cất	500.000
Nước mưa	20.000
Nước sông	200
Nước uống	2 đến 200
Nước đã khử ion	180.000

Điện trở của đồng

Đồng là một chất dẫn điện tốt; do đó nó có giá trị điện trở thấp. Điện trở tự nhiên mà đồng cung cấp được gọi là điện trở riêng hoặc điện trở suất của đồng.

Giá trị điện trở riêng hoặc điện trở suất của đồng là $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Bạn gọi hiện tượng nào khi điện trở điện bằng không?

Khi điện trở điện bằng không, hiện tượng này được gọi là siêu dẫn.

Theo định luật Ohm,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

Nếu điện trở điện, tức là R = 0 thì,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

Do đó, dòng điện vô hạn chảy qua vật dẫn nếu điện trở của vật dẫn đó bằng không; hiện tượng này được gọi là siêu dẫn.

Chúng ta cũng có thể nói rằng nếu điện trở bằng không, nó sẽ có độ dẫn vô cùng.

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

Độ dẫn điện ảnh hưởng đến điện trở như thế nào?

Như chúng ta đã biết, điện trở của vật liệu dẫn điện có thể được biểu diễn như sau,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

Trong đó R = điện trở của vật liệu dẫn điện

$l$ = chiều dài của vật liệu dẫn điện

a = diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn

$\rho$ = hằng số tỷ lệ của vật liệu được gọi là điện trở riêng hoặc điện trở suất của vật liệu

Bây giờ, nếu $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ thì

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

Vì vậy, điện trở riêng hoặc điện trở suất của một vật liệu là điện trở do độ dài đơn vị và diện tích mặt cắt ngang đơn vị của vật liệu tạo ra.

Chúng ta biết rằng mỗi vật liệu dẫn điện có giá trị điện trở riêng hoặc điện trở suất khác nhau; do đó, giá trị điện trở phụ thuộc vào độ dài và diện tích của vật liệu dẫn điện được sử dụng.

Nguồn: Electrical4u

Thông báo: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.