Với giải Câu hỏi trang 98 Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức chi tiết trong Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Vật lí lớp 11 Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

Câu hỏi trang 98 Vật Lí 11: Vận dụng công thức I = Snve để giải thích tại sao điện trở R của vật dẫn kim loại lại phụ thuộc vào chiều dài ℓ, tiết diện S và điện trở suất $\rho$ của dây theo công thức $R=\frac{\rho \mathcal{l}}{S}$.

Lời giải:

Điện trở R của vật dẫn kim loại phụ thuộc vào các đại lượng:

- Chiều dài: Độ dài của vật dẫn sẽ làm thay đổi tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong vật dẫn. Từ đó I thay đổi dẫn đến R thay đổi. Chiều dài tăng $\to$ vận tốc v giảm $\to$ I giảm $\to$ R tăng.

- Tiết diện: Tiết diện thay đổi dẫn đến I thay đổi, kéo theo R thay đổi. Tiết diện tăng $\to$ I tăng $\to$ R giảm. Suy ra R tỉ lệ nghịch với tiết diện S.

- Điện trở suất: Điện trở suất thì phụ thuộc vào bản chất kim loại làm vật dẫn, nó sẽ ảnh hưởng đến mật độ hạt tải điện, từ đó I thay đổi dẫn đến R thay đổi. Điện trở suất tăng $\to$ vật liệu dẫn điện kém $\to$ I giảm $\to$ R tăng. Suy ra điện trở tỉ lệ thuận với điện trở suất.

Kết luận: điện trở R phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện, điện trở suất của vật dẫn theo công thức $R=\frac{\rho \mathcal{l}}{S}$.

Lý thuyết Nguyên nhân gây ra điện trở và ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

1. Nguyên nhân gây ra điện trở trong vật dẫn kim loại

Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương. Các ion dương liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng, nhiệt độ càng cao, các ion dương dao động càng mạnh. Dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể cản trở chuyển động của các electron tự do là nguyên nhân chính gây ra điện trở của kim loại.

Mô hình nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại

Mở rộng: điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất

$\rho ={\rho }_0[1+\alpha (t-t_0\left)\right]$

Trong đó:

- $\rho$là điện trở suất ở nhiệt độ t, đơn vị là ôm nhân mét ($\Omega .m$)

- ${\rho }_0$ là điện trở suất ở nhiệt độ t₀, đơn vị là ôm nhân mét ($\Omega .m$)

- $\alpha$ là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị là K^-1.

- t - t₀ là độ biến thiên nhiệt độ.

Ngoài ra ta cũng có thể viết biểu thức của điện trở dưới dạng $R=R_0[1+\alpha (t-t_0\left)\right]$

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

a) Điện trở của đèn sợi đốt

- Khi dòng điện và hiệu điện thế nhỏ, đường đặc trưng vôn – ampe gần giống đường thẳng. Ở hiệu điện thế cao hơn, đường đặc trưng bắt đầu cong. Điều đó cho thấy điện trở của dây tóc bóng đèn tăng lên vì tỉ số $\frac{U}{I}$ tăng lên.

- Khi dây tóc bóng đèn phát sáng thì đường đặc trưng có độ dốc nhỏ nên điện trở lớn.

- Như vậy, điện trở của dây tóc bóng đèn phụ thuộc vào nhiệt độ.

b) Điện trở nhiệt

Điện trở nhiệt là linh kiện có điện trở thay đổi rõ rệt theo nhiệt độ.

- Điện trở của điện trở nhiệt NTC giảm khi nhiệt độ tăng.

- Điện trở của điện trở nhiệt PTC tăng khi nhiệt độ tăng.