Điện trở là gì? Khái niệm, ứng dụng điện trở từ A-Z

1. Điện trở là gì?


Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác. Điện trở công suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện. Các điện trở thường có trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động. Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi được trở kháng như các núm vặn điều chỉnh âm lượng. Các loại cảm biến có điện trở biến thiên như: cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực tác động và các phản ứng hóa học

điện trở là gì
điện trở là gì

Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch điện tử, Điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau, ngoài ra điện trở còn có thể tích hợp trong các vi mạch IC.

Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở kháng….tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó.

#1. Ký hiệu điện trở

Ký hiệu của điện trở trong một Sơ đồ mạch điện thay đổi tùy theo tiêu chuẩn của mỗi quốc gia. Có hai loại phổ biến như sau:

Ký hiệu điện trở kiểu Mỹ.
Ký hiệu điện trở kiểu Mỹ.

(a) Điện trở thường

(b) Biến trở

(c) Chiết áp

Ký hiệu điện trở theo kiểu (IEC)
Ký hiệu điện trở theo kiểu (IEC)

#2. Đơn vị điện trở

Ohm (ký hiệu: Ω) là đơn vị trong hệ SI của điện trở, được đặt theo tên Georg Simon Ohm. Một ohm tương đương với vôn/ampere. Các điện trở có nhiều giá trị khác nhau gồm milliohm (1 mΩ = 10−3 Ω), kilohm (1 kΩ = 103 Ω), và megohm (1 MΩ = 106 Ω).

#3. Bảng màu điện trở

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một quy ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện).

bảng màu điện trở
bảng màu điện trở

#4.Cách đọc điện trở

  • Điện trở ở vị trí bên trái có giá trị được tính như sau:
    R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ
    Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.
  • Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau:
    R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ
    Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3. Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ.
  • Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau:
    R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ
    Bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai số 1%. Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C.

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.

  • Do các điện trở cố định thường có sai số đến 20%, tức là có thể biến đổi xung quanh trị số danh định đến 20%. Cho nên không cần thiết phải có tất cả các trị số 10, 11, 12, 13,… Mặt khác các mạch điện thông thường đều cho phép sai số theo thiết kế. Nên chỉ cần các trị số 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 200,… là đủ.

2. Cấu tạo các loại điện trở

Hầu hết các loại điện trở là các thiết bị tuyến tính tạo ra điện áp giảm trên chính chúng khi dòng điện chạy qua chúng. Bởi vì chúng tuân theo Định luật Ohm. Và các giá trị điện trở khác nhau tạo ra các giá trị khác nhau của dòng điện hoặc điện áp. Điều này có thể rất hữu ích trong các mạch điện tử bằng cách điều khiển hoặc giảm dòng điện hoặc điện áp được tạo ra trên chúng. Chúng ta có thể tạo ra một bộ chuyển đổi điện áp đến dòng điện và dòng điện áp.

Có hàng ngàn loại điện trở khác nhau và được sản xuất dưới nhiều dạng. Vì đặc điểm và độ chính xác cụ thể của chúng phù hợp với các lĩnh vực ứng dụng nhất định. Chẳng hạn như độ ổn định cao, điện áp cao, cao dòng điện. Hoặc được sử dụng như điện trở có mục đích chung đặc điểm ít có vấn đề hơn.

Một số đặc điểm chung liên quan đến điện trở khiêm tốn là. Hệ số nhiệt độ, hệ số điện áp, tiếng ồn, đáp ứng tần số, công suất cũng như điện trở Đánh giá nhiệt độ, kích thước vật lý và độ tin cậy .

Trong tất cả các sơ đồ và sơ đồ mạch điện và điện tử. Biểu tượng được sử dụng phổ biến nhất cho một điện trở có giá trị cố định là một loại “zig-zag” với giá trị điện trở của nó được đưa ra trong Ohms, Ω . Điện trở có giá trị điện trở cố định từ dưới một ohm, ( <1Ω ) đến hơn chục triệu ohms, ( > 10MΩ ) về giá trị.

Các điện trở cố định chỉ có một giá trị điện trở duy nhất. Ví dụ 100Ω , nhưng các điện trở biến thiên (chiết áp) có thể cung cấp một số lượng vô hạn các giá trị điện trở giữa 0 và giá trị cực đại của chúng.

Cấu tạo điện trở chuẩn
Cấu tạo điện trở chuẩn

Biểu tượng thường được sử dụng trong các bản vẽ sơ đồ và điện cho một điện trở có thể là một dòng “zig-zag” hoặc một hộp hình chữ nhật.

Tất cả các điện trở giá trị cố định hiện đại có thể được phân loại thành bốn nhóm rộng:

  • Thành phần cacbon điện trở. Được làm từ bụi cacbon hoặc bột graphite, giá trị công suất thấp
  • Film hoặc Cermet Resistor. Được làm từ bột oxit kim loại dẫn điện, giá trị công suất rất thấp
  • Điện trở dây vết thương. Thân kim loại để gắn tản nhiệt, xếp hạng công suất rất cao
  • Điện trở bán dẫn. Công nghệ màng mỏng có độ chính xác / tần số cao

Có nhiều loại điện trở cố định và biến đổi khác nhau với các kiểu xây dựng khác nhau có sẵn cho mỗi nhóm. Với mỗi loại có đặc điểm riêng, ưu điểm và nhược điểm riêng so với các loại khác. Để bao gồm tất cả các loại sẽ làm cho phần này rất lớn vì vậy tôi sẽ giới hạn nó để sử dụng phổ biến nhất. Và dễ dàng có sẵn loại mục đích chung của điện trở.

3. Nguyên lý hoạt động của điện trở

Đặc tính của một điện trở lý tưởng được biểu diễn bởi định luật Ohm như sau:

V=IR

Định luật Ohm nói rằng: điện áp (V) đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện (I) và tỉ lệ này là một hằng số điện trở (R).

nguyen li hoat dong cua dien tro
nguyen li hoat dong cua dien tro

Ví dụ: Nếu một điện trở 300 Ohm được nối vào điện áp một chiều 12V, thì cường độ dòng điện đi qua điện trở là 12 / 300 = 0.04 Amperes.

Điện trở thực tế cũng có một số điện cảm và điện dung có ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong mạch xoay chiều hiện nay.

4. Công thức tính điện trở

Công thức tính điện trở suất, công thức tính điện trở suất, bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn, công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở…

#1. Công thức định luật Ôm cho đoạn mạch

I=UR=>U=IR
Trong đó:
I: cường độ dòng điện qua đoạn mạch (A)
U: điện áp giữa hai đầu đoạn mạch (V)
R: điện trở tương đương của toàn mạch (Ω)
Trường hợp mạch có nhiều điện trở R1; R2 … thì cường độ dòng điện tương ứng qua các điện trở là I1; I2 … Điện áp (hiệu điện thế) giữa hai đầu mỗi điện trở là U1; U2 …

#2. Đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp

R=R1 + R2 +….
U=U1 + U2 + …
I=I1=I2=…​

#3. Đoạn mạch có các điện trở mắc song song
1R=1R1+1R2+…

U=U1=U2=…
I=I1 + I2 + …​
Nếu có 2 điện trở mắc song song
R12=R1R2R1+R2
Nếu có 3 điện trở mắc song song

#4. Điện trở suất

Điện trở suất (thường được ký hiệu là ρ) của một dây dẫn là điện trở của một dây dẫn dài 1m có tiết diện 1m2, nó đặc trưng cho vật liệu dây dẫn đó, hay một cách tổng quát, nó được cho bởi công thức:

R=ρ.

#5. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở

Q = I2Rt

5. Bài tập vận dụng định luật ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Ví dụ 1:

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

a. Tính R3 để hai đèn sáng bình thường.

b. Điện trở R3 được quấn bằng dây Nicrom có điện trở suất 1,10.10-6Ω.m và chiều dài là 0,8m. Tính tiết diện của dây Nicrom này.

Trả lời:

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

Rtd=UI=120,8=15Ω

Để đèn sáng bình thường thì R3 = 15 – (7,5 + 4,5) = 3Ω

b) Tiết diện của dây nicrom là:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *