Vật lí 11 Cánh diều Bài 2: Điện trở

1.1.1. Khái niệm về điện trở

Điện trở của một vật dẫn bất kì được xác định bằng tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và cường độ dòng điện qua nó.

\(R = \frac{U}{I}\)

Với R là điện trở, I là cường độ dòng điện và U là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở.

Đơn vị của điện trở là ohm (ôm), kí hiệu là Ω.

1.1.2. Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại

Đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế U giữa hai đầu vật dẫn được gọi là đường đặc trưng I – U, hay còn gọi là đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn.

Hình 2.1. Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại trong một thí nghiệm ở nhiệt độ xác định

1.1.3. Định luật Ohm cho vật dẫn kim loại

Với một vật dẫn ở nhiệt độ không đổi, cường độ dòng điện qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu của vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó.

\(I = \frac{U}{R}\)

Trong kim loại, các electron tự do dịch chuyển có hướng dưới tác dụng của lực điện, tạo thành dòng điện. Trong quá trình chuyển động, các electron va chạm với nhau và với các ion nút mạng nên bị cản trở. Va chạm càng nhiều thì tốc độ dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện càng giảm, dẫn đến dòng điện tại thành càng nhỏ. Nghĩa là, điện trở càng lớn.

Hình 2.2. Mô hình giải thích về điện trở của kim loại

1.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn sợi đốt

- Nhiệt độ của vật dẫn kim loại càng cao thì các ion dương dao động càng mạnh quanh các nút mạng, làm tăng khả năng va chạm với các electron tự do, kéo theo điện trở của vật dẫn tăng.

- Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự liên hệ giữa cường độ dòng điện I qua đèn sợi đốt và hiệu điện thế U đặt vào đèn, khi tăng dần U, đo giá trị I tương ứng.

Hình 2.3. Đường đặc trưng I – U của dây tóc bóng đèn sợi đốt

Nhận xét: đường đặc trưng I – U của dây tóc bóng đèn sợi đốt không phải là một đoạn thẳng. Như vậy, định luật Ohm không áp dụng được đối với bóng đèn sợi đốt.

1.3.2. Điện trở nhiệt (thermistor)

Điện trở nhiệt là vật dẫn điện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi.

Điện trở nhiệt có thể phân thành hai loại:

- Điện trở nhiệt thuận (kí hiệu PTC): điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

- Điện trở nhiệt ngược (kí hiệu NTC): điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

Hình 2.4. Điện trở nhiệt ngược NTC (a) và điện trở thuận PTC (b)

Ví dụ 1: Điều nào sau đây là đúng khi nói về điện trở của vật dẫn?

A. Đại lượng R đặc trưng cho tính cản trở điện lượng của vật gọi là điện trở của vật dẫn.

B. Đại lượng R đặc trưng cho tính cản trở hiệu điện thế của vật gọi là điện trở của vật dẫn.

C. Đại lượng R đặc trưng cho tính cản trở dòng điện của vật gọi là điện trở của vật dẫn.

D. Đại lượng R đặc trưng cho tính cản trở electron của vật gọi là điện trở của vật dẫn.

Hướng dẫn giải

Đại lượng R đặc trưng cho tính cản trở dòng điện của vật gọi là điện trở của vật dẫn.

Đáp án C

Ví dụ 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình dưới, trong đó các điện trở R₁=14Ω; R₂=8Ω; R₃=24Ω; dòng điện đi qua R₁ có cường độ là I₁=0,4A

a. Tính cường độ dòng điện I₂, I₃ tương ứng đi qua các điện trở R₂ và R₃.

b. Tính các hiệu điện thế U_AC; U_CB và U_AB.

Hướng dẫn giải
a) \({1 \over {{R_{23}}}} = {1 \over {{R_2}}} + {1 \over {{R_3}}} = {1 \over {18}} + {1 \over {24}} \Rightarrow {R_{23}} = 6\Omega \)

R_tđ = R₁ + R₂₃ = 14 + 6 = 20Ω

Do R₁ nt R₂₃ nên I₁ = I₂₃ = 0,4A

U₂₃ = I₂₃ .R₂₃ = 0,4.6 = 2,4V⇒ U₂₃ = U₂ = U₃ = 2,4 V (R₂ // R₃)

\({I_2} = {{{U_2}} \over {{R_2}}} = {{2,4} \over 8} = 0,3{\rm{A}};{I_3} = {{{U_3}} \over {{R_3}}} = {{2,4} \over {24}} = 0,1{\rm{A}}\)

b) U_AB = I.R = 0,4.20 = 8V

U_AC = I₁.R₁ = 0,4.14 = 5,6V

U_CB = I₂₃.R₂₃ = 0,4.6 = 2,4V

Học xong bài này các em cần biết:

- Định nghĩa được điện trở, đơn vị đo điện trở và nêu được các nguyên nhân chính gây ra điện trở.

- Phát biểu được định luật Ohm cho vật dẫn kim loại.

- Vẽ phác và thảo luận được về đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại ở nhiệt độ xác định.

- Mô tả được sơ lược ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn sợi đốt, điện trở nhiệt (thermistor).

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều Bài 2 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều Bài 2 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 91 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 1 trang 91 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 2 trang 92 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 92 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 3 trang 92 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 2 trang 93 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 3 trang 93 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 4 trang 93 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 4 trang 94 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 5 trang 94 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Vận dụng trang 94 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 5 trang 95 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 6 trang 95 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!