Điện Tử Cơ Bản

Định luật Ôm là gì ? Công thức định luật ôm

Định luật Ôm là định luật phát biểu mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế. Cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào vật dẫn. Công thức định luật Ohm có thể được viết dưới dạng V = IR. Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp này được phát hiện bởi Georg Simon Ohm, và do đó được đặt tên là định luật Ohm. Hãy tham khảo với hocdientu nhé !

Định luật Ôm là gì?

Định luật Ohm là mối quan hệ giữa cường độ dòng điện (I) và hiệu điện thế (V) qua các đầu nối của vật dẫn. Định luật Ôm phát biểu rằng hiệu điện thế qua các đầu của một dây kim loại có dòng điện tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua nó, với điều kiện mọi điều kiện vật lý và nhiệt độ không đổi.

Về mặt toán học, phương trình được biểu diễn dưới dạng

  • V = IR

Trong phương trình này, R, hoặc hằng số tỷ lệ được gọi là Điện trở . Nó được biểu thị bằng Ohms, với ký hiệu Ω. Công thức có thể được viết lại để tính điện trở và dòng điện tương ứng Đây là biểu thức đúng của định luật ôm :

Định luật Ohm là gì?
Định luật Ohm là gì?

Định luật ôm đối với toàn mạch : Định luật Ohm chỉ đúng nếu các yếu tố vật lý khác và nhiệt độ được cung cấp không đổi. Trong một số trường hợp, việc tăng dòng điện sẽ làm tăng nhiệt độ. Ví dụ, trong dây tóc của bóng đèn, nhiệt độ tăng khi dòng điện tăng lên. Trong trường hợp này, định luật Ohm không thể được áp dụng trong trường hợp này. Do đó, dây tóc bóng đèn vi phạm Định luật Ohm.

Phát biểu định luật ôm : Định luật Ohm phát biểu rằng hiệu điện thế hoặc hiệu điện thế trên một vật dẫn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua nó, với điều kiện mọi điều kiện vật lý và nhiệt độ không đổi.
Hệ thức của định luật ôm : V = IR, trong đó V biểu thị hiệu điện thế trên dây dẫn, I biểu thị cường độ dòng điện chạy qua và R là điện trở của dây dẫn đối với dòng điện.

Định luật Ohm với đường ống nước

Định luật Ôm mô tả dòng điện chạy qua một điện trở khi đặt các hiệu điện thế khác nhau ở cuối mỗi điện trở. Vì chúng ta không thể nhìn thấy các electron , sự tương tự trong ống nước của định luật Ohm giúp chúng ta hiểu các mạch điện một cách tốt hơn cũng như điện trở của dây dẫn định luật ôm :

Định luật Ohm với đường ống nước
Tương tự ống nước cho định luật Ohm

Nước chảy qua các đường ống là một hệ thống cơ học có thể tương tự như một mạch điện. Điện áp đặt vào tương tự như áp suất nước, dòng điện có thể được lấy là lượng nước chảy qua đường ống, và điện trở có thể được hiểu là kích thước của đường ống. Nước hoặc dòng điện sẽ chảy qua đường ống nhiều hơn khi có nhiều áp lực hoặc hiệu điện thế hơn và đường ống càng lớn thì điện trở càng giảm.


Chứng minh công thức tính định luật ôm

Định luật Ôm có thể được xác minh thông qua thí nghiệm sau:

Dụng cụ yêu cầu:  Điện trở, Ampe kế, Pin, Vôn kế, Bộ ổn áp, Phím cắm

Sơ đồ mạch:

Chứng minh định luật Ohm
Chứng minh định luật Ohm

Các bước

  1. Ban đầu, khóa K được đóng và bộ biến áp được điều chỉnh để có số đọc nhỏ nhất ở ampe kế (A) và vôn kế (V).
  2. Dòng điện trong mạch tăng dần khi di chuyển đầu cuối trượt của bộ biến đổi. Trong quá trình này, cường độ dòng điện trong mạch và giá trị hiệu điện thế tương ứng trên dây điện trở được ghi lại.
  3. Bằng cách này, các giá trị khác nhau của điện áp và dòng điện thu được.
  4. Đối với mỗi bộ giá trị V và I, tỷ số V / I được tính.
  5. Khi bạn tính toán V / I cho mỗi trường hợp, bạn sẽ xác định rằng nó gần như giống nhau. Vậy V / I = R, là một hằng số.
  6. Vẽ biểu đồ của dòng điện so với hiệu điện thế. Đồ thị sẽ là một đường thẳng. Do đó, dòng điện tỷ lệ với hiệu điện thế.

Đồ thị:

định luật ôm cho toàn mạch
định luật ôm cho toàn mạch

Tính công suất điện bằng định luật Ôm

 

Công suất điện được gọi là tốc độ mà năng lượng điện được chuyển đổi thành một dạng năng lượng khác như Năng lượng nhiệt , Từ trường hoặc Cơ học. Chúng ta có thể tìm giá trị của Công suất điện bằng cách sử dụng Định luật Ôm. Nó được đo bằng Watts. Các công thức để tìm Power là:

  • P = VI, khi các giá trị của điện áp và cường độ dòng điện đã cho.
  • P = V 2 , khi các giá trị của hiệu điện thế và điện trở đã cho.
  • P = I 2 R, khi các giá trị của dòng điện và điện trở đã cho.

Mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở

Theo định luật Ôm V ∝ I

hoặc, V / I = CONSTANT = R

hoặc, V = IR

Tam giác của định luật Ohm

Để tìm ra các biến V , I và R , chúng ta có thể sử dụng một tam giác ma thuật mà chúng ta có thể tìm thấy các giá trị một cách dễ dàng. Tam giác được đưa ra dưới đây:

Bảng ma trận của định luật Ohm

Các phép tính định luật Ohm có thể được cô đọng dưới dạng ma trận như được đưa ra dưới đây:

Giá trị đã biết Điện trở (R) Dòng điện (I) Điện áp (V) Công suất (P)
Dòng điện & kháng R = IXR P = I 2 XR
Điện áp & Dòng điện R = V / I P = VXI
Nguồn & Dòng điện R = P / I2 V = P / I
Điện áp & Điện trở I = V / R P = V 2 / R
Công suất và Điện trở I = √P / R V = √ZXR
Điện áp & Công suất R = V 2 / P I = P / V

Biểu đồ hình tròn định luật Ohm

Mối quan hệ giữa các tham số khác nhau của Định luật Ohm có thể được hiểu bằng cách sử dụng biểu đồ hình tròn định luật Ohm như sau:

biểu thức định luật ôm cho toàn mạch
biểu thức định luật ôm cho toàn mạch

Hạn chế của định luật Ohm

Các giới hạn của định luật Ohm như sau:

  • Định luật Ohm không thành công và không áp dụng được trên các phần tử điện đơn phương (Các mạng chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng như điốt và bóng bán dẫn).
  • Định luật Ôm không áp dụng được cho các phần tử điện phi tuyến tính với các thông số như điện dung , điện trở, v.v. vì tỷ số điện áp và dòng điện sẽ không đổi theo thời gian.

Các ứng dụng của định luật Ohm

Các ứng dụng của định luật Ohm như sau:

  • Định luật Ôm được sử dụng để tìm giá trị của điện áp, điện trở hoặc cường độ dòng điện của một mạch điện.
  • Nó được sử dụng để duy trì điện áp giảm mong muốn trên các linh kiện điện tử.
  • Định luật Ôm được sử dụng trong ampe kế DC và các shunt DC khác để chuyển hướng dòng điện.
  • Nó được sử dụng để tính toán giá trị của điện năng tiêu thụ.

Bài tập vận dụng định luật ôm

Ví dụ: Một bóng đèn sẽ hút được dòng điện từ nguồn 300V là bao nhiêu, nếu điện trở của dây tóc bóng đèn là 900Ω?

Giải:  Ta được V = 220V và R = 1200Ω.

Bây giờ, chúng ta có Dòng điện,

I = VR

I = 220V x 1200Ω

I = 0,18 A

Ví dụ 2: Xét một điện trở 1 Ohm trong một đoạn mạch có hiệu điện thế giảm từ 100V đến 10V trên các đầu của nó. Cường độ dòng điện qua điện trở là bao nhiêu?

Giải pháp: Chúng tôi có,

I = VR

= (100 – 10).1

= 90


Những điều cần ghi nhớ

  • Định luật Ohm cho ta mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong mạch điện.
  • Theo định luật Ohm V = IR.
  • Định luật Ohm không áp dụng được trên các phần tử điện đơn chiều như điốt và bóng bán dẫn.
  • Nó có thể được sử dụng để duy trì điện áp giảm mong muốn trên các linh kiện điện tử.
  • Mối quan hệ giữa Điện áp, Dòng điện và Điện trở có thể được xác định thông qua biểu đồ hình tròn định luật Ohm, ma trận hoặc tam giác ma thuật.

Bài tập định luật ôm cho toàn mạch

Câu hỏi:Hiệu điện thế trong Định luật Ohm là gì? 

Trả lời: Hiệu số giữa năng lượng mà hạt tải điện tích giữa hai điểm trong mạch. Đây là các điện tử dọc theo các dây dẫn được tạo ra bởi một tế bào trên các thiết bị đầu cuối của nó.

Nó được ký hiệu là V trong đó, V = Hoàn thành công việc (W) / Phí (Q).

Câu hỏi: Định luật Ohm có được áp dụng phổ biến không? 

Trả lời:  Không, định luật Ohm không được áp dụng phổ biến vì nó chỉ áp dụng cho các chất dẫn ohmic như sắt và đồng nhưng không áp dụng cho các chất dẫn không phải ohm.

Định luật Ohm không áp dụng cho các thiết bị bán dẫn bởi vì chúng là các thiết bị phi tuyến có nghĩa là tỷ lệ điện áp trên dòng điện không đổi đối với các biến đổi của điện áp.

Câu hỏi: Có phương pháp nào mà chúng ta có thể tìm các giá trị của V, I, R và P bằng cách sử dụng Định luật Ôm không?

Trả lời: Đúng vậy, có một số phương pháp như Tam giác ma thuật định luật OHM, Tam giác lũy thừa, Biểu đồ hình tròn định luật OHM và Bảng ma trận định luật Ohm mà chúng ta có thể tìm giá trị của V, I, R và P một cách dễ dàng.

Câu hỏi. Hiệu điện thế giữa các đầu của lò sưởi điện là 120 V khi nó hút dòng điện 8 A từ nguồn. Nếu tăng hiệu điện thế thêm 240V thì cường độ dòng điện do lò sưởi hút ra là?

Trả lời. Ta đã cho, hiệu điện thế V = 120 V, dòng điện I = 8 A.

Theo định luật Ohm,

R = VI

= 120V x 8A

= 15Ω

Khi tăng hiệu điện thế lên 240 V thì dòng điện cho bởi

Dòng điện = VR

= 240V x 15Ω

= 16 A

Dòng điện qua lò sưởi trở thành 16 A.

Câu hỏi. Có 2 điện trở R và R 2  mắc nối tiếp và có điện trở lần lượt là 10 Ω và 20 Ω. Hiệu điện thế trên điện trở R  bằng 4V. Tìm cường độ dòng điện đi qua điện trở R và hiệu điện thế trên cùng điện trở. 

Giải:  Ta sử dụng định luật Ôm để tìm dòng điện I1 đi qua R1:

V = RI được 4 = 10.I1

Bây giờ, Giải quyết cho I1

I1 = 4/10 = 0,4A

Cùng một dòng điện chạy qua chúng kể từ khi hai điện trở mắc nối tiếp. Do đó dòng điện I2 qua R2 bằng 0,4A (I1 = I2).

Sử dụng định luật Ôm để tìm hiệu điện thế V 2 trên điện trở R 2 .

2 = R 2 I 2

= 20(0.4)

= 50V

Câu hỏi. Nếu điện trở của một bàn là điện là 50 Ω và có dòng điện 3,2 A chạy qua nó. Tìm hiệu điện thế giữa hai điểm.

Trả lời. Sử dụng tam giác ma thuật, để tính giá trị của hiệu điện thế với giá trị của dòng điện và điện trở, ta phủ V trong tam giác.

Bây giờ, chúng ta có I × R.

Do đó, để tính V:

V = I × R

Thay các giá trị trong phương trình, chúng ta nhận được

V = 3,2 × 50

V = 160V

Đỗ Thủy Học Điện Tử

Tôi một người đam mê cung cấp kiến thức cuộc sống và kiến thức giáo dục văn học , vật lý , điện tử đến cho mọi người hãy cùng tôi tiếp nhận kiến thức mới nhé !
Back to top button