1.1.1. Khái niệm về điện trở

Điện trở của một vật dẫn bất kì được xác định bằng tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và cường độ dòng điện qua nó.

\(R = \frac{U}{I}\)

Với R là điện trở, I là cường độ dòng điện và U là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở.

Đơn vị của điện trở là ohm (ôm), kí hiệu là Ω.

1.1.2. Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại

Đường biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I chạy qua vật dẫn vào hiệu điện thế U giữa hai đầu vật dẫn được gọi là đường đặc trưng I – U, hay còn gọi là đường đặc trưng vôn – ampe của vật dẫn.

Hình 2.1. Đường đặc trưng I – U của vật dẫn kim loại trong một thí nghiệm ở nhiệt độ xác định

1.1.3. Định luật Ohm cho vật dẫn kim loại

Với một vật dẫn ở nhiệt độ không đổi, cường độ dòng điện qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu của vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó.

\(I = \frac{U}{R}\)

Trong kim loại, các electron tự do dịch chuyển có hướng dưới tác dụng của lực điện, tạo thành dòng điện. Trong quá trình chuyển động, các electron va chạm với nhau và với các ion nút mạng nên bị cản trở. Va chạm càng nhiều thì tốc độ dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện càng giảm, dẫn đến dòng điện tại thành càng nhỏ. Nghĩa là, điện trở càng lớn.

Hình 2.2. Mô hình giải thích về điện trở của kim loại

1.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn sợi đốt

– Nhiệt độ của vật dẫn kim loại càng cao thì các ion dương dao động càng mạnh quanh các nút mạng, làm tăng khả năng va chạm với các electron tự do, kéo theo điện trở của vật dẫn tăng.

– Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự liên hệ giữa cường độ dòng điện I qua đèn sợi đốt và hiệu điện thế U đặt vào đèn, khi tăng dần U, đo giá trị I tương ứng.

Hình 2.3. Đường đặc trưng I – U của dây tóc bóng đèn sợi đốt

Nhận xét: đường đặc trưng I – U của dây tóc bóng đèn sợi đốt không phải là một đoạn thẳng. Như vậy, định luật Ohm không áp dụng được đối với bóng đèn sợi đốt.

1.3.2. Điện trở nhiệt (thermistor)

Điện trở nhiệt là vật dẫn điện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi.

Điện trở nhiệt có thể phân thành hai loại:

– Điện trở nhiệt thuận (kí hiệu PTC): điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

– Điện trở nhiệt ngược (kí hiệu NTC): điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

Hình 2.4. Điện trở nhiệt ngược NTC (a) và điện trở thuận PTC (b)

• Điện trở của vật dẫn là đại lượng đặc trưng cho tác dụng cản trở dòng điện đi qua nó. Nguyên nhân chính gây ra điện trở của kim loại là do sự va chạm của các electron với các ion dương ở các nút mạng. • Điện trở có đơn vị là ohm, kí hiệu là Ω. 1 Ω là điện trở của một dụng cụ điện, khi hiệu điện thế ở hai đầu là 1 V thì có dòng điện 1 A chạy qua. • Định luật Ohm cho vật dẫn kim loại: Cường độ dòng điện đi qua một vật dẫn kim loại tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó. \(I = \frac{U}{R}\) • Ở nhiệt độ không đổi, đường đặc trưng I-U của vật dẫn kim loại là một đoạn thẳng. • Điện trở của đèn sợi đốt và của điện trở nhiệt thay đổi theo nhiệt độ.