📖 Bài 11: Điện trở. Định luật Ohm - lớp 9

1. Tóm tắt lý thuyết

A. Điện trở

• Định nghĩa và tác dụng: Điện trở là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của một đoạn dây dẫn. Khi lắp các điện trở khác nhau vào cùng một mạch điện (cùng hiệu điện thế), cường độ dòng điện chạy qua chúng sẽ khác nhau.
• Điện trở của dây dẫn: Điện trở của một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài của đoạn dây, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây và phụ thuộc vào bản chất của chất làm dây dẫn.
• Công thức tính điện trở dây dẫn: $R = \rho \frac{l}{S}$.
  • Trong đó: $R$ là điện trở ($\Omega$); $l$ là chiều dài dây dẫn (m); $S$ là tiết diện dây dẫn ($m^2$); $\rho$ là điện trở suất của chất làm dây ($\Omega m$).

B. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế

• Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó.
• Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

C. Định luật Ohm và Kí hiệu Điện trở

• Định luật Ohm: Cường độ dòng điện ($I$) chạy qua một đoạn dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ($U$) đặt vào hai đầu đoạn dây và tỉ lệ nghịch với điện trở ($R$) của nó.
• Điện trở trong kĩ thuật: Thường được chế tạo bằng lớp than hay lớp kim loại mỏng, có các vạch màu để thể hiện trị số. Với điện trở 4 vòng màu: 2 vòng đầu là hai chữ số, vòng 3 là hệ số nhân ($10^n$), vòng 4 là sai số.

2. Em đã học

• Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. Đồ thị U-I là đường thẳng qua gốc toạ độ.
• Điện trở ($R$) đặc trưng cho sự cản trở dòng điện.
• Điện trở của đoạn dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu ($\rho$), tỉ lệ thuận với chiều dài ($l$) và tỉ lệ nghịch với tiết diện ($S$): $R = \rho \frac{l}{S}$.
• Cách đọc trị số điện trở qua các vòng màu kĩ thuật.

3. Em có thể

• Giải thích được vì sao dây dẫn điện trong gia đình thường làm bằng đồng, còn dây dẫn điện cao áp (cột điện ngoài trời) lại làm bằng nhôm.
• Giải thích được nguyên nhân xảy ra các vụ hoả hoạn do "chập điện" và cách đề phòng hoả hoạn do hệ thống điện.

4. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

Dựa vào các câu hỏi ở phần "Em có thể", dưới đây là các ví dụ thực tế em có thể trình bày:

• Tại sao nhà dùng dây đồng, cột điện dùng dây nhôm?
  • Dây đồng có điện trở suất ($\rho$) rất nhỏ, dẫn điện rất tốt, giúp giảm hao phí điện năng khi truyền tải trong nhà. Hơn nữa đồng mềm, dễ uốn dẻo để luồn trong ống gầm tường.
  • Dây nhôm dẫn điện kém đồng một chút, nhưng lại nhẹ hơn đồng rất nhiều (khối lượng riêng nhỏ) và giá thành rẻ hơn. Nếu dùng dây đồng làm đường dây cao áp, cột điện sẽ phải chịu một lực kéo cực kì nặng và dễ gãy đổ. Nhôm giúp giảm tải trọng cho hệ thống cột trụ trên quãng đường dài.
• Giải thích hiện tượng "Chập điện" gây cháy nhà: Theo định luật Ohm, $I = \frac{U}{R}$. Khi hai dây điện tróc vỏ chạm trực tiếp vào nhau (đoản mạch), dòng điện không đi qua các thiết bị tiêu thụ điện nữa mà đi tắt qua điểm chạm đó. Lúc này, điện trở $R$ của mạch gần như bằng 0 (rất nhỏ), khiến cường độ dòng điện $I$ tăng vọt lên mức khổng lồ. Dòng điện cực lớn này toả ra lượng nhiệt nung nóng chảy vỏ nhựa và bén lửa gây cháy nổ.
• Ứng dụng của vòng màu trên bo mạch điện tử: Nếu em tháo một chiếc tivi hay radio cũ ra, em sẽ thấy hàng trăm "con rết" (điện trở) nhỏ li ti gắn trên bảng mạch. Nhờ hệ thống quy ước vòng màu quốc tế, kĩ sư sửa chữa không cần đo từng cái mà chỉ cần nhìn màu sắc là biết chính xác điện trở đó có trị số bao nhiêu Ohm để thay thế khi hỏng hóc.