Trả lời nhanh
Định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Hệ thức: I = U/R, trong đó I là cường độ dòng điện (đơn vị ampe, kí hiệu A), U là hiệu điện thế (vôn, V), R là điện trở của dây dẫn (ôm, Ω).
Phát biểu định luật Ôm
Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.
Hiểu theo cách nói đời thường: hiệu điện thế tăng bao nhiêu lần thì dòng điện tăng bấy nhiêu lần; điện trở tăng bao nhiêu lần thì dòng điện giảm bấy nhiêu lần. Định luật mang tên nhà vật lí người Đức Georg Ohm, người tìm ra mối liên hệ này bằng thí nghiệm từ đầu thế kỉ XIX.
Hệ thức và ý nghĩa từng kí hiệu
Hệ thức của định luật: I = U / R.
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị | Dụng cụ đo |
|---|---|---|---|
| Cường độ dòng điện | I | ampe (A) | Ampe kế, mắc nối tiếp với đoạn mạch |
| Hiệu điện thế | U | vôn (V) | Vôn kế, mắc song song với đoạn mạch |
| Điện trở | R | ôm (Ω) | Tính từ R = U/I |
Một ôm là điện trở của dây dẫn mà khi đặt vào hai đầu dây hiệu điện thế 1 V thì dòng điện chạy qua có cường độ 1 A: 1 Ω = 1 V / 1 A.
Từ hệ thức suy ra hai công thức còn lại
- U = I · R: biết dòng điện và điện trở thì tính được hiệu điện thế.
- R = U / I: dùng để xác định điện trở của dây dẫn từ số chỉ của vôn kế và ampe kế.
Chú ý quan trọng: công thức R = U/I chỉ là cách tính. Điện trở là đặc trưng của chính sợi dây (vật liệu, chiều dài, tiết diện), không phụ thuộc vào U hay I. Khi U tăng gấp đôi thì I cũng gấp đôi, còn thương số U/I vẫn không đổi.
Đồ thị cường độ dòng điện theo hiệu điện thế
Với một dây dẫn có điện trở không đổi, đồ thị biểu diễn I theo U là một đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Dây có điện trở càng nhỏ thì đường thẳng càng dốc, vì cùng một hiệu điện thế sẽ cho dòng điện lớn hơn.
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
Mẹo nhớ: vẽ một tam giác, đặt U ở đỉnh, I và R ở hai góc đáy. Che đại lượng cần tìm: che U còn I · R, che I còn U trên R, che R còn U trên I.
- Quên đổi đơn vị: 250 mA = 0,25 A; 2 kΩ = 2000 Ω. Phải đổi về A, V, Ω trước khi thay số.
- Mắc sai dụng cụ đo: ampe kế phải mắc nối tiếp, vôn kế phải mắc song song với phần mạch cần đo.
- Nói R tỉ lệ thuận với U: sai. R do dây quyết định; U và I mới thay đổi theo nhau.
- Áp dụng cho cả đoạn mạch có nhiều điện trở mà không tính điện trở tương đương: phải tìm điện trở tương đương rồi mới dùng I = U/R cho cả đoạn.
Ví dụ có lời giải kèm đổi đơn vị
Một dây dẫn có điện trở 2 kΩ. Đặt vào hai đầu dây hiệu điện thế 24 V. Tính cường độ dòng điện theo đơn vị miliampe.
- Đổi đơn vị: R = 2 kΩ = 2000 Ω.
- Áp dụng định luật Ôm: I = U / R = 24 / 2000 = 0,012 A.
- Đổi sang miliampe: 0,012 A = 12 mA.
Chỉ cần nhớ cặp quy đổi: 1 A = 1000 mA và 1 kΩ = 1000 Ω, em sẽ tránh được phần lớn lỗi mất điểm ở dạng bài này.
Định luật Ôm được dùng để làm gì?
- Chọn cầu chì hoặc dây dẫn phù hợp: biết điện áp và điện trở tải, tính dòng điện để tránh quá tải.
- Xác định điện trở chưa biết bằng cách đo U và I.
- Tính hiệu điện thế cần đặt để thiết bị làm việc đúng dòng điện định mức, ví dụ mắc thêm điện trở bảo vệ cho bóng đèn nhỏ.
Bài tập luyện tập
- Đặt hiệu điện thế 12 V vào hai đầu một dây dẫn có điện trở 40 Ω. Tính cường độ dòng điện. Đáp án: I = 12 / 40 = 0,3 A.
- Một bóng đèn khi sáng bình thường có hiệu điện thế 6 V và dòng điện 0,5 A. Tính điện trở của dây tóc lúc đó. Đáp án: R = 6 / 0,5 = 12 Ω.
- Dây dẫn có R = 25 Ω chỉ cho phép dòng điện tối đa 0,4 A. Hiệu điện thế lớn nhất đặt vào hai đầu dây là bao nhiêu? Đáp án: U = I · R = 0,4 · 25 = 10 V.
Lên lớp 11 sẽ học gì thêm?
Ở lớp 9, ta xét định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có điện trở. Lên lớp 11, định luật Ôm được mở rộng cho toàn mạch có nguồn điện: I = E / (R + r), trong đó E là suất điện động và r là điện trở trong của nguồn. Nắm chắc hệ thức I = U/R hôm nay là nền tảng cho phần đó.
Câu hỏi thường gặp
Định luật Ôm áp dụng cho những dây dẫn nào?
Định luật Ôm áp dụng tốt cho dây dẫn kim loại ở nhiệt độ không đổi, khi điện trở R gần như không thay đổi. Với bóng đèn dây tóc, điện trở tăng lên khi nóng sáng nên đồ thị I theo U không còn thẳng hoàn toàn.
Điện trở có thay đổi khi hiệu điện thế thay đổi không?
Không. Điện trở của dây dẫn do vật liệu, chiều dài, tiết diện (và nhiệt độ) quyết định. Khi U tăng thì I tăng theo, còn tỉ số U/I vẫn bằng R.
Làm sao đổi đơn vị miliampe sang ampe khi dùng I = U/R?
Chia cho 1000: 1 mA = 0,001 A, nên 250 mA = 0,25 A. Tương tự 1 kΩ = 1000 Ω. Luôn đổi về A, V, Ω trước khi thay số vào công thức.
Định luật Ôm khác gì định luật Ôm cho toàn mạch?
Định luật Ôm ở lớp 9 xét đoạn mạch có điện trở R: I = U/R. Định luật Ôm cho toàn mạch ở lớp 11 tính cả điện trở trong r của nguồn: I = E/(R + r).