Tổng hợp tất cả công thức tính điện trở và bài tập có lời giải đầy đủ

Điện trở thường gặp trong điện tử và điện từ học, đây cũng là một kiến thức vật lý cơ bản, quan trọng đối với học sinh khối trung học phổ thông. Cùng tìm hiểu về các công thức và một số lý thuyết liên quan đến điện trở nhé!

1. Điện trở là gì?

Khái niệm

Điện trở là một đại lượng vật lý đặc trưng cho độ cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, có đơn vị đo là Ohm (Ω) – đọc là ôm.

Một số loại điện trở thường dùng

Nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại vật dẫn điện kém thì điện trở lớn và vật có điện trở vô cùng lớn là vật cách điện.

Ký hiệu

Điện trở có ký hiệu là R và mỗi vùng, mỗi quốc gia sẽ có một cách biểu diễn ký hiệu điện trở khác nhau trên sơ đồ mạch điện. Có hai ký hiệu điện trở phổ biến là ký hiệu kiểu Mỹ và ký hiệu điện trở theo kiểu (IEC).

Hai kiểu ký hiệu điện trở thường dùng

2. Phân loại điện trở

Điện trở phân theo vật liệu

– Điện trở vật liệu carbon: Là loại điện trở có thành phần là bột carbon, bột graphite,… có công suất thấp.

– Điện trở film hoặc gốm: Đây là loại điện trở được làm từ bột oxit kim loại hoặc niken kết tủa, có công suất được xem là thấp nhất trong các loại điện trở.

Điện trở gốm

– Điện trở dây quấn: Đây là loại điện trở công suất cao, được làm từ hợp kim Niken-Crom.

Điện trở phân theo tính năng, ứng dụng

– Điện trở sứ: Là loại điện trở thường được sử dụng cho lò sấy, chúng sẽ toả nhiệt khi hoạt động.

– Điện trở chính xác: Thường được dùng trong các mạch điện tử cao cấp hoặc mạch âm thanh và có giá trị dung sai rất thấp.

– Điện trở nhiệt: Thường gặp trong các mạch cảm biến nhiệt độ vì có giá trị điện trở suất thay đổi theo nhiệt độ, dễ nhạy cảm với nhiệt.

Điện trở nhiệt

– Điện trở nóng chảy: Đây là loại điện trở dây quấn, sẽ bị nung hỏng khi công suất vượt quá mức cho phép.

– Quang điện trở: Loại điện trở này có giá trị thay đổi theo sánh sáng chiếu vào nó, thường được gọi là cảm biến ánh sáng.

Điện trở phân theo giá trị

– Điện trở có giá trị cố định: Là điện trở được cố định giá trị điện trở suất, không thể thay đổi trong quá trình sử dụng. Một số loại điện trở có giá trị mặc định như: Điện trở 5 vạch màu, 4 vạch màu, điện trở công suất, điện trở sứ, điện trở xả,…

Điện trở bốn vạch màu

– Biến trở hoặc chiết áp: Đây là loại điện trở có thể thay đổi giá trị điện trở suất trong quá trình hoạt động bằng cách điều chỉnh các nút vặn để chỉnh về giá trị mong muốn. Biến trở, chiết áp thường được dùng trong các mạch hồi tiếp để lấy tín hiệu vào đưa vào IC so sánh hoặc tạo điện áp tín hiệu analog đầu vào đưa đến thiết bị.

3. Công thức tính điện trở

Định luật Ohm cho đoạn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

Công thức tính điện trở R theo định luật Ohm

Công thức tính điện trở mắc nối tiếp

Công thức tính điện trở trong mạch nối tiếp

Để hiểu thêm về mạch điện trở mắc nối tiếp, bạn có thể tham khảo hình minh hoạ dưới đây.

Mạch điện trở mắc nối tiếp

Công thức tính điện trở mắc song song

Công thức tính điện trở mạch song song

Hình vẽ minh hoạ dưới đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về mạch điện trở mắc song song.

Mạch điện trở mắc song song

Công thức tính nhanh 3 hoặc nhiều điện trở mắc song song

Công thức tính nhanh

4. Điện trở suất là gì?

Điện trở suất là tính chất cơ bản biểu thị khả năng cản trở dòng điện của một vật liệu. Nếu một vật liệu có điện trở suất thấp thì vật liệu đó có khả năng dẫn điện tốt.

Điện trở suất biểu thị khả năng cản trở dòng điện

Điện trở suất thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp ρ (rho). Đơn vị SI của điện trở suất là ohm-mét (Ω⋅m).

5. Công thức tính điện trở suất

Cách tính điện trở suất

6. Bảng màu điện trở

Bảng màu điện trở

7. Cách đọc điện trở

Điện trở 4 vạch màu

– Vạch màu thứ nhất: Đây là vạch màu chỉ giá trị hàng chục trong trong điện trở.

– Vạch màu thứ hai: Vạch thứ hai là vạch màu chỉ giá trị hàng đơn vị trong điện trở.

– Vạch màu thứ ba: Vạch chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng để nhân với giá trị điện trở.

– Vạch màu thứ tư: Muốn biết giá trị sai số của điện trở thì bạn hãy kiểm tra vạch màu thứ tư.

Ví dụ minh hoạ cách đọc điện trở có bốn vạch màu

Điện trở 5 vạch màu

– Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm của điện trở.

– Vạch màu thứ hai: Vạch thứ hai là vạch màu chỉ giá trị hàng chục trong điện trở.

– Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị.

– Vạch màu thứ tư: Hệ số nhân và giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở.

– Vạch màu thứ năm: Giá trị sai số của điện trở.

Ví dụ về cách đọc điện trở có 5 vạch màu

8. Biểu tượng điện trở

Có rất nhiều loại điện trở, mỗi loại điện trở sẽ có một biểu tượng, ký hiệu khác nhau. Bạn hãy xem qua một vài biểu tượng điện trở phổ biến để biết cách phân biệt.

Một số biểu tượng điện trở thường gặp

9. Cách đo điện trở

Để đo được điện trở bạn sẽ sử dụng một số các thiết bị như: Ohm kế (Ôm kế), đồng hồ vạn năng dạng Digital hoặc dạng kim.

Cách đo điện trở bằng đồng hồ vạn năng số

Bước 1: Điều chỉnh thang đo của đồng hồ về thang đo điện trở Ω.

Bước 2: Cắm que đo vào các cổng, cụ thể như sau: Que đo màu đen cắm vào cổng chung COM, que màu đỏ cắm vào cổng V/Ω.

Đồng hồ vạn năng số hiện đại, dễ sử dụng

Bước 3: Để tiến hành đo, bạn đặt que đo đã cắm vào hai đầu điện trở và chọn thang đo sát với giá trị đo để có kết quả đo chính xác.

Bước 4: Tiến hành đo thêm lần hai để có kết quả chính xác nhất và kết quả đo sẽ được hiển thị dạng số trên màn hình của đồng hồ vạn năng.

Cách đo điện trở bằng đồng hồ vạn năng kim

Bước 1: Chuyển thang đo của đồng hồ vạn năng kim về thang đo điện trở. Nếu điện trở nhỏ thì để thang đo x1 ohm hoặc x10 ohm, nếu bạn đo điện trở lớn thì để thang x1Kohm hoặc 10Kohm sau đó chập hai que đo và vặn núm điều chỉnh để kim đồng hồ vạn năng chuyển về vị trí giá trị 0.

Đồng hồ vạn năng kim

Bước 2: Đặt que đo vào hai đầu điện trở và ghi lại chỉ số trên thang do.

10. Tổn thất do điện trở

Khi có dòng điện I chạy qua dây dẫn/ vật dẫn điện bất kỳ có điện trở R, lượng năng lượng điện năng sẽ được chuyển thành nhiệt năng thất thoát ra môi trường, gây tổn thất năng lượng P.

Công thức tính tổn thất gây ra bởi điện trở

Để hạn chế tổn thất do điện trở gây ra, trong truyền tải điện năng các kỹ sư thường sử dụng vật liệu làm dây dẫn có độ dẫn điện tốt hơn, tiết diện dây lớn hơn và điện áp cao hơn.

11. Chất dẫn điện

Chất dẫn điện là một đối tượng hoặc loại vật liệu cho phép dòng chảy của dòng điện đi qua nó theo một hoặc nhiều hướng. Các chất dẫn điện thường có điện trở suất rất thấp.

Dây điện đa số có lõi bằng đồng

5 vật liệu dẫn điện tốt nhất gồm: Bạc > Đồng > Vàng > Nhôn > Natri. Trong đó đồng và nhôm là hai loại vật liệu dẫn điện thường gặp nhất.

12. Chất cách điện

Chất cách điện là các chất dẫn điện kém, có điện trở suất rất lớn (khoảng 106 – 1015 Ωm). Các vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống, nhằm mục đích ngăn chặn sự tiếp xúc của dòng điện với người hoặc với các dòng điện khác.

Vật liệu cách điện

Nhiều chất cách điện là các chất điện môi, tuy nhiên cũng có những môi trường cách điện không phải là chất điện môi (như chân không).

Các loại vật liệu cách điện gồm có: cách điện rắn (ví dụ: gỗ, nhựa, vỏ bọc dây diện), cách điện lỏng (ví dụ: dầu máy biến áp), cách điện khí (không khí, khí SF6).

13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở

Điện trở suất của linh kiện điện trở hoặc dây dẫn, các thiết bị dẫn điện nói chung sẽ tăng khi nhiệt độ của chúng tăng lên.

Công thức tính ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở

14. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

Công thức tính nhiệt lượng

15. Bảng tổng hợp công thức tính điện trở

Bảng tổng hợp dưới đây sẽ giúp bạn dễ dàng trong việc làm bài tập. Đối với những bài tập phức tạp, ngoài việc cần lưu ý công thức, cách giải thì bạn hãy sử dụng máy tính cầm tay để kết quả tính toán được chuẩn xác nhất nhé.

Tổng hợp công thức 1

Bảng tổng hợp công thức 2

Tổng hợp công thức 2

16. Bài tập điện trở có lời giải

Bài 1: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1 (Ω) được mắc với điện trở 4,8 (Ω) thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12 (V). Cường độ dòng điện trong mạch là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải bài 1

Bài 2: Cho hai bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở lần lượt là R1 = 7,5 (Ω) và R2 = 4,5 (Ω). Cho dòng điện chạy qua hai đèn đều có cường độ định mức cụ thể là I = 0,8 (A). Hai đèn này được mắc nối tiếp với nhau và với một điện trở R3 để mắc vào hiệu điện thế U = 12 (V).

a. Tính giá trị của R3 để hai đèn sáng bình thường, các giả thiết được cho như đầu bài.

b. Nếu điện trở R3 được quấn bằng dây Nicrom có điện trở suất 1,10×10^-6 (Ω.m) và có chiều dài là 0,8 (m). Hãy tính tiết diện của dây dẫn làm bằng chất lượng Nicrom này.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải bài tập 2

Bài 3: Cho 1 mạch gồm R1 và R2. Biết hai điện trở này mắc nối tiếp với nhau, có hiệu điện thế của mạch là U = 12 (V), R1 = 3 (Ω), cho biết hiệu điện thế đặt vào 2 đầu R2 là 3 (V), và U2 = 3 (V). Hãy tính:

a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch và giá trị của điện trở R2

b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R2 trong khoảng thời gian là 1 phút nếu R1 mắc song song R2.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn bài tập 3

Bài 4: Một bóng đèn lúc thắp sáng có điện trở 146,67 (Ω) và cường độ dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là 0,75 (A). Tính hiệu điện thế giữa hai đầu dây tóc bóng đèn khi đó?

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải bài tập 4

Bài 5: Cho mạch điện gồm ba điện trở R1 = 5 (Ω), R2 = 10 (Ω), R3 = 15 (Ω) được mắc trực tiếp vào hiệu điện thế U = 12 (V).

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

b) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải bài tập 5

Xem thêm