Điện trở là một thuật ngữ trong chuyên ngành vật lý. Tuy nhiên, điện trở được sử dụng nhiều khi lắp đặt thiết bị điện, máy móc, motor như máy rửa xe, máy nén khí. Vì thế, qua bài viết này, Lâm Phát sẽ trả lời câu hỏi “điện trở là gì?”, vai trò, ứng dụng của điện trở trong ngành công nghiệp điện, ngành điện máy cũng như cung cấp các kiến thức vật lý ứng dụng cho bạn trong đời sống hằng ngày.
Nội Dung Bài Viết
Trở kháng là gì
Trước khi tìm hiểu điện trở là gì, cần phải hiểu một chút về dòng điện và nó là gì. Về cơ bản, dòng điện chạy trong vật liệu bao gồm chuyển động của các electron (hạt điện hay còn gọi là điện tử) theo một hướng. Trong nhiều vật liệu có các điện tử tự do chuyển động ngẫu nhiên trong cấu trúc. Trong khi những chuyển động này ngẫu nhiên thì không có dòng điện, bởi vì số chuyển động theo một hướng sẽ bằng số chuyển động theo hướng khác. Chỉ khi một thế năng gây ra sự trôi theo một hướng cụ thể thì mới có thể nói là dòng điện chạy qua.
Trở kháng
Trở kháng là lực cản trở dòng chảy electron trong vật liệu dẫn điện. Trong khi dây dẫn hỗ trợ dòng electron chạy, trở kháng ngăn các electron này di chuyển. Tốc độ dòng điện (công suất tiêu thụ điện) tích giữa hai thiết bị đầu cuối là sự kết hợp của hai yếu tố này.
Nếu đặt hai vật dẫn khác nhau trong một đoạn mạch thì cường độ dòng điện chạy trong mỗi vật có thể không giống nhau. Có một số lý do cho điều này:
- Đầu tiên là sự dễ dàng mà các electron (điện tử hay còn gọi là hạt mang điện) có thể di chuyển trong cấu trúc của vật liệu. Nếu các điện tử liên kết chặt chẽ với mạng tinh thể, thì sẽ không dễ dàng để kéo chúng tự do, do đó có thể có sự di chuyển của các điện tử theo một hướng cụ thể. Trong dạt ngẫu các vật liệu khác có rất nhiều electron tự do trôi nhiên xung quanh mạng tinh thể. Chính những vật liệu này cho phép dòng điện chạy qua dễ dàng hơn.
- Một yếu tố khác ảnh hưởng đến điện trở của một vật dụng là chiều dài của nó. Chiều dài của vật liệu càng ngắn thì sức cản tổng thể của nó càng thấp.
- Thứ ba là diện tích mặt cắt ngang. Diện tích mặt cắt ngang càng rộng thì điện trở càng thấp vì có nhiều diện tích mà dòng điện có thể chạy qua.
Trong hầu hết các trường hợp, dây dẫn được yêu cầu mang dòng điện với điện trở càng ít càng tốt. Kết quả là đồng được sử dụng rộng rãi vì dòng điện chạy dễ dàng trong cấu trúc của nó. Ngoài ra, diện tích mặt cắt ngang của nó được làm đủ rộng để mang dòng điện mà không có điện trở quá mức.
Trong một số trường hợp, cần phải có các phần tử chống lại dòng điện. Những vật này được gọi là điện trở và chúng được làm từ vật liệu không dẫn điện cũng như vật liệu như đồng hoặc các kim loại khác.
Điện trở là gì
Điện trở là một linh kiện điện tử có công dụng dễ hiểu nhất là để giảm dòng điện chảy trong mạch (hạn chế cường độ dòng điện). Đây cũng là câu trả lời cho nhiều người không biết resistor là gì. Trong tiếng Anh, resistor là điện trở.
Khả năng giảm dòng điện của điện trở được gọi là điện trở suất và được đo bằng đơn vị ohms (đơn vị điện trở).
Nếu chúng ta tạo ra sự tương tự với dòng nước chảy qua các đường ống, thì điện trở là một ống mỏng làm giảm lưu lượng nước. Cùng tìm hiểu công thức tính điện trở dưới đây nhé !
Định luật Ohm
Dòng điện I của ampe kế (A) bằng điện áp V của điện trở tính bằng vôn (V)
chia cho điện trở R tính bằng ohms (Ω):
Công suất tiêu thụ của điện trở P tính bằng watt (W) bằng với I hiện tại của điện trở trong ampe (A)
lần điện áp V của điện trở tính bằng vôn (V):
P = I × V
Công suất tiêu thụ của điện trở P tính bằng watt (W) bằng với giá trị bình phương của dòng điện I của điện trở trong ampe (A)
nhân điện trở R của điện trở trong ohms (Ω):
P = I 2 × R
Công suất tiêu thụ của điện trở P tính bằng watt (W) bằng với giá trị bình phương của điện áp V của điện trở tính bằng vôn (V)
chia cho điện trở R của điện trở trong ohms (Ω):
P = V 2 / R
Điện trở song song
Tổng điện trở tương đương của điện trở song song R Tổng được cho bởi:
Vì vậy, khi bạn thêm các điện trở song song, tổng điện trở bị giảm (Nhìn vào công thức ta thấy, tổng điện trở song song tỉ lệ nghịch với các điện trở R1, R2, R3).
Điện trở nối tiếp
Tổng điện trở tương đương của điện trở trong tổng R của mạch điện trở nối tiếp là tổng các giá trị điện trở:
Tổng R = R 1 + R 2 + R 3 + …
Vì vậy, khi bạn thêm các điện trở nối tiếp, tổng điện trở được tăng lên.
Kích thước và vật liệu ảnh hưởng
Điện trở của dây dẫn là điện trở suất của vật liệu của dây dẫn nhân với chiều dài của dây dẫn chia cho diện tích mặt cắt của dây dẫn.
Điện trở R được tính bằng ohms (Ω) (ký hiệu ôm) của điện trở bằng điện trở suất ρ tính bằng ohm-mét (∙ m) nhân với chiều dài của điện trở l tính bằng mét (m) chia cho diện tích mặt cắt ngang của điện trở A tính bằng mét vuông (m 2 ):
Hình ảnh điện trở
Biểu tượng điện trở
| Điện trở (IEEE) | Điện trở làm giảm dòng chảy hiện tại. | |
| Điện trở (IEC) | ||
| Máy đo điện thế (IEEE) | Điều chỉnh điện trở – có 3 thiết bị đầu cuối. | |
| Máy đo điện thế (IEC) | ||
| Biến trở / Biến trở (IEEE) | Điều chỉnh điện trở – có 2 cực. | |
| Biến trở / Biến trở (IEC) | ||
| Điện trở trimmer | Điện trở trước | |
| Nhiệt điện trở | Điện trở nhiệt – thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi | |
| Điện trở quang / điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR) | Thay đổi điện trở theo ánh sáng |
Mã màu điện trở
Điện trở của điện trở và dung sai của nó được đánh dấu trên điện trở với các dải mã màu biểu thị giá trị điện trở. Mã hóa màu điện trở sử dụng các dải màu để dễ dàng xác định giá trị điện trở của điện trở và dung sai phần trăm của nó. Các mã màu được xem như là ký hiệu điện trở.
Có nhiều loại Điện trở khác nhau có sẵn có thể được sử dụng trong cả mạch điện và điện tử để điều khiển dòng điện hoặc tạo ra sụt áp theo nhiều cách khác nhau. Nhưng để làm được điều này, điện trở thực tế cần phải có một số dạng giá trị điện trở của dòng điện tử hoặc điện trở. Điện trở có sẵn trong một loạt các giá trị điện trở khác nhau từ các phần phân đoạn của một Ohm ( Ω ) cho hàng triệu Ohms.
Rõ ràng, sẽ không thực tế nếu có các điện trở có sẵn của mọi giá trị có thể, ví dụ, 1Ω , 2Ω , 3Ω , 4Ω , v.v., bởi vì theo nghĩa đen, hàng chục ngàn, nếu không phải hàng chục triệu điện trở khác nhau sẽ tồn tại những giá trị khả thi. Thay vào đó, các điện trở được sản xuất theo cái được gọi là giá trị ưa thích của người dùng với giá trị điện trở được in trên thân bằng mực màu.
Giá trị điện trở, dung sai và định mức công suất thường được in trên thân điện trở dưới dạng số hoặc chữ cái khi thân điện trở đủ lớn để đọc bản in, chẳng hạn như điện trở công suất lớn. Nhưng khi điện trở nhỏ như carbon 1/4 watt hoặc loại phim, các thông số kỹ thuật này phải được thể hiện theo một cách khác vì bản in sẽ quá nhỏ để đọc.
Vì vậy, để khắc phục điều này, các điện trở nhỏ sử dụng các dải sơn màu để biểu thị cả giá trị điện trở và dung sai của chúng với kích thước vật lý của điện trở biểu thị mức công suất của nó. Các dải màu được sơn màu này tạo ra một hệ thống nhận dạng thường được gọi là Mã màu điện trở .
Một sơ đồ mã màu điện trở quốc tế và được chấp nhận rộng rãi đã được phát triển từ nhiều năm trước như là một cách đơn giản và nhanh chóng để xác định giá trị ohmic của điện trở cho dù kích thước hay tình trạng của nó. Nó bao gồm một tập hợp các vòng hoặc dải màu riêng lẻ theo thứ tự phổ đại diện cho từng chữ số của giá trị điện trở.
Các dấu mã màu điện trở luôn được đọc một dải tại một thời điểm bắt đầu từ bên trái sang phải, với dải dung sai chiều rộng lớn hơn được định hướng ở phía bên phải biểu thị dung sai của nó. Bằng cách kết hợp màu của dải đầu tiên với số liên kết của nó trong cột chữ số của biểu đồ màu bên dưới chữ số đầu tiên được xác định và chữ số này biểu thị chữ số đầu tiên của giá trị điện trở.
Một lần nữa, bằng cách khớp màu của dải thứ hai với số liên kết của nó trong cột chữ số của biểu đồ màu, chúng ta sẽ có được chữ số thứ hai của giá trị điện trở, v.v. Sau đó, mã màu điện trở được đọc từ trái sang phải như minh họa dưới đây:
Có 3 loại mã màu:
- 4 dải: chữ số, chữ số, số nhân, dung sai.
- 5 dải: chữ số, chữ số, chữ số, số nhân, dung sai.
- 6 dải: chữ số, chữ số, chữ số, số nhân, dung sai, hệ số nhiệt độ.
Cách tính điện trở của 4 dải điện trở
R = (10 × chữ số 1 + chữ số 2 ) × số nhân
Tính toán điện trở của điện trở 5 hoặc 6 băng tần
R = (100 × chữ số 1 + 10 × chữ số 2 + chữ số 3 ) × số nhân
Biểu đồ mã màu điện trở chuẩn
Bảng mã màu điện trở
| Màu sắc | Chữ số | Số nhân | Sai số |
| Đen | 0 | 1 | |
| nâu | 1 | 10 | ± 1% |
| Màu đỏ | 2 | 100 | ± 2% |
| trái cam | 3 | 1.000 | |
| Màu vàng | 4 | 10.000 | |
| màu xanh lá | 5 | 100.000 | ± 0,5% |
| Màu xanh da trời | 6 | 1.000.000 | ± 0,25% |
| màu tím | 7 | 10.000.000 | ± 0,1% |
| Xám | số 8 | ± 0,05% | |
| trắng | 9 | ||
| Vàng | 0,1 | ± 5% | |
| Bạc | 0,01 | ± 10% | |
| không ai | ± 20% |
Các loại điện trở
| Biến trở | Biến trở có điện trở điều chỉnh (2 cực) |
| Chiết áp | Potentiometer có điện trở điều chỉnh (3 cực) |
| Điện trở hình ảnh | Giảm sức đề kháng khi tiếp xúc với ánh sáng |
| Điện trở | Điện trở công suất được sử dụng cho các mạch công suất cao và có kích thước lớn. |
| Bề mặt gắn kếtĐiện trở (SMT / SMD) | Điện trở SMT / SMD có kích thước nhỏ. Các điện trở được gắn bề mặt trên bảng mạch in (PCB), phương pháp này nhanh và đòi hỏi diện tích bảng nhỏ. |
| Mạng điện trở | Mạng điện trở là một con chip chứa một số điện trở có giá trị tương tự hoặc khác nhau. |
| Điện trở carbon | |
| Chip điện trở | |
| Điện trở oxit kim loại | |
| Điện trở gốm |
Tính giá trị điện trở
Chúng ta cần phải hiểu làm thế nào để áp dụng mã màu điện trở để có được giá trị đúng của điện trở. Đọc từ trái sang phải như sau:
Chữ số, Chữ số, Số nhân = Màu, Màu x 10 màu trong Ohm’s (Ω)
Ví dụ, một điện trở có các dấu màu sau đây;
Vàng tím Đỏ = 4 7 2 = 4 7 x 10 2 = 4700Ω hoặc 4k7 Ohm.
Dải thứ tư và thứ năm được sử dụng để xác định dung sai phần trăm của điện trở. Dung sai của điện trở là thước đo biến đổi điện trở từ giá trị điện trở được chỉ định và là hệ quả của quá trình sản xuất và được biểu thị bằng phần trăm của giá trị danh nghĩa đầu tiên hoặc giá trị ưa thích.
Dung sai điện trở điển hình cho điện trở màng dao động từ 1% đến 10% trong khi điện trở carbon có dung sai tới 20%. Điện trở có dung sai thấp hơn 2% được gọi là điện trở chính xác với điện trở dung sai thấp hơn hoặc đắt hơn.
Hầu hết điện trở 5 dải màu là điện trở chính xác với dung sai 1% hoặc 2% trong khi hầu hết bốn điện trở băng tần có dung sai 5%, 10% và 20%. Mã màu được sử dụng để biểu thị mức dung sai của điện trở được đưa ra là:
Nâu = 1%, Đỏ = 2%, Vàng = 5%, Bạc = 10%
Nếu điện trở không có dải dung sai thứ tư thì dung sai mặc định sẽ ở mức 20% .
Điện trở kéo lên
Trong các mạch kỹ thuật số, điện trở kéo lên là một điện trở thông thường được kết nối với nguồn điện áp cao (ví dụ + 5V hoặc + 12V) và đặt mức đầu vào hoặc đầu ra của thiết bị thành ‘1’.
Điện trở kéo lên đặt mức thành ‘1’ khi ngắt kết nối đầu vào / đầu ra. Khi đầu vào / đầu ra được kết nối, mức được xác định bởi thiết bị và ghi đè lên điện trở kéo lên.
Điện trở kéo xuống
Trong các mạch kỹ thuật số, điện trở kéo xuống là điện trở thông thường được kết nối với mặt đất (0V) và đặt mức đầu vào hoặc đầu ra của thiết bị thành ‘0’.
Điện trở kéo xuống đặt mức thành ‘0’ khi ngắt kết nối đầu vào / đầu ra. Khi đầu vào / đầu ra được kết nối, mức được xác định bởi thiết bị và ghi đè lên điện trở kéo xuống.
