Trả lời nhanh
Biểu thức đúng của định luật Ôm (cho đoạn mạch chỉ có điện trở) là I = U/R. Trong đó I là cường độ dòng điện (A), U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V), R là điện trở (Ω). Cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn.
Phát biểu và biểu thức định luật Ôm
Định luật Ôm cho đoạn mạch: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.
I = U / R
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị |
|---|---|---|
| Cường độ dòng điện | I | ampe (A) |
| Hiệu điện thế | U | vôn (V) |
| Điện trở | R | ôm (Ω) |
Vì sao I = U/R mà không phải công thức khác?
Thí nghiệm cho thấy: với cùng một dây dẫn (R không đổi), tăng hiệu điện thế lên 2 lần thì dòng điện cũng tăng 2 lần. Vậy I tỉ lệ thuận với U, tức là U nằm ở tử số.
Ngược lại, với cùng một hiệu điện thế, dây có điện trở lớn hơn thì dòng điện nhỏ hơn. Vậy I tỉ lệ nghịch với R, tức là R nằm ở mẫu số. Đồ thị I theo U của một dây dẫn là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.
Các dạng biến đổi và cách nhận biết biểu thức sai
Từ I = U/R suy ra hai dạng tương đương:
- U = I · R (tính hiệu điện thế khi biết dòng điện và điện trở);
- R = U / I (tính điện trở khi biết U và I).
Nếu đề cho nhiều phương án, hãy loại các phương án sau vì chúng sai về quan hệ tỉ lệ hoặc sai đơn vị:
- I = U · R: sai, vì khi đó R tăng thì I tăng, trái với thực tế.
- R = U · I: sai, đây gần với công thức công suất P = U · I (đơn vị W, không phải Ω).
- U = I / R: sai, vì U phải tăng khi R tăng với cùng I.
- I = R / U: sai, đảo ngược tử và mẫu.
Mẹo nhớ: vẽ tam giác có U ở trên, I và R ở dưới. Che đại lượng cần tìm: che U thấy I · R; che I thấy U/R; che R thấy U/I.
Lưu ý: định luật Ôm cho toàn mạch
Nếu đề thuộc chương trình Vật lí 11 (dòng điện không đổi) và nói về mạch kín có nguồn điện, biểu thức đúng là:
I = E / (RN + r)
Trong đó E là suất điện động của nguồn (V), r là điện trở trong của nguồn (Ω), RN là điện trở mạch ngoài (Ω). Hiệu điện thế mạch ngoài UN = I · RN = E − I · r. Khi r = 0 hoặc không xét điện trở trong, công thức trở về I = U/R.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ rằng R = U/I nghĩa là R phụ thuộc U và I. Thực ra R là đặc trưng của dây dẫn (phụ thuộc vật liệu, chiều dài, tiết diện); công thức chỉ dùng để tính R.
- Quên đổi đơn vị: mA → A (chia 1000), kΩ → Ω (nhân 1000).
- Dùng U của cả mạch cho một điện trở riêng lẻ khi các điện trở mắc nối tiếp.
Ví dụ có lời giải
Ví dụ. Đặt hiệu điện thế 6 V vào hai đầu một điện trở 15 Ω. Tính cường độ dòng điện.
Áp dụng I = U/R = 6/15 = 0,4 A.
Bài luyện tập
- Một điện trở 20 Ω được mắc vào hiệu điện thế 12 V. Tính I.
Đáp án: I = 12/20 = 0,6 A. - Ampe kế chỉ 0,25 A khi vôn kế chỉ 5 V. Tính điện trở của vật dẫn.
Đáp án: R = 5/0,25 = 20 Ω. - Nguồn có E = 12 V, r = 1 Ω nối với điện trở ngoài R = 5 Ω. Tính cường độ dòng điện và hiệu điện thế hai đầu R.
Đáp án: I = 12/(5 + 1) = 2 A; UN = 2 · 5 = 10 V.
Câu hỏi thường gặp
Biểu thức đúng của định luật Ôm là gì?
Với đoạn mạch chỉ có điện trở, biểu thức đúng là I = U/R. Với mạch kín có nguồn điện, định luật Ôm cho toàn mạch là I = E/(R + r).
Từ I = U/R có suy ra R phụ thuộc vào U không?
Không. Điện trở R phụ thuộc vật liệu, chiều dài và tiết diện dây dẫn. Công thức R = U/I chỉ là cách tính R từ số liệu đo.
Đơn vị của điện trở trong định luật Ôm là gì?
Đơn vị là ôm, kí hiệu Ω. Một ôm bằng 1 vôn chia 1 ampe (1 Ω = 1 V/A).
Định luật Ôm áp dụng cho mọi dụng cụ điện không?
Không. Định luật Ôm đúng với vật dẫn kim loại và dung dịch điện phân ở nhiệt độ ổn định. Với đèn sợi đốt hay đi-ốt, điện trở thay đổi nên quan hệ I–U không còn là đường thẳng.