Lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng lên điện trở

A. Lí thuyết và phương pháp giải

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

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

Trong đó:

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

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

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

- $\mathrm{t}-{\mathrm{t}}_0$ là độ biến thiên nhiệt độ.

Ngoài ra ta cũng có thể viết biểu thức của điện trở dưới dạng $\mathrm{R}={\mathrm{R}}_0\left[1+\mathrm{\alpha }\left(\mathrm{t}-{\mathrm{t}}_0\right)\right]$

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.

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Một dây bạch kim ở 20⁰ C có điện trở suất 10,6.10⁻⁸ Ω.m. Xác định điện trở suất của dây bạch kim này ở 1120⁰ C. Cho biết điện trở suất của dây bạch kim trong khoảng nhiệt độ này tăng bậc nhất theo nhiệt độ với hệ số nhiệt điện trở không đổi là 3,9.10⁻³ K .

Hướng dẫn giải

$\mathrm{\rho }={\mathrm{\rho }}_0\left[1+\mathrm{\alpha }\left(\mathrm{t}-{\mathrm{t}}_0\right)\right]=10{,6.10}^{-8}\left[1+3{,9.10}^{-3}\left(1120-20\right)\right]=56{,1.10}^{-8}\left(\mathrm{\Omega m}\right)$

Ví dụ 2. Cho mạch điện (Hình vẽ). NTC là điện trở nhiệt ngược. ${\mathrm{R}}_1=5,0\mathrm{\Omega };{\mathrm{R}}_2=6,4\mathrm{\Omega }$. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối.

Khi ngắt công tắc K, ampe kế A chỉ 0,48 A.

Khi đóng công tắc K, ampe kế A chỉ 0,72 A.

a) Tính hiệu điện thế U.

b) Tính điện trở của điện trở nhiệt.

c) Khi tăng nhiệt độ của điện trở nhiệt, số chỉ của ampe kế tăng hay giảm? Vì sao?

Hướng dẫn giải

a) Khi ngắt công tắc K, ampe kế A chỉ 0,48 A. Suy ra ${\mathrm{I}}_1=\frac{\mathrm{U}}{{\mathrm{R}}_1}=\frac{\mathrm{U}}{5}=0,48$ (1)

Khi đóng công tắc K, ampe kế A chỉ 0,72 A. Suy ra

 ${\mathrm{I}}_2=\frac{\mathrm{U}}{\frac{{\mathrm{R}}_1.({\mathrm{R}}_2+{\mathrm{R}}_{\mathrm{NTC}})}{{\mathrm{R}}_1+{\mathrm{R}}_2+{\mathrm{R}}_{\mathrm{NTC}}}}=\frac{\mathrm{U}}{\frac{5(6,4+{\mathrm{R}}_{\mathrm{NTC}})}{5+6,4+{\mathrm{R}}_{\mathrm{NTC}}}}=0,72$ (2)

Từ (1) và (2) thì U = 2,4 V

b) R_NTC = 3,6 Ω

c) Điện trở của điện trở nhiệt giảm nên điện trở toàn mạch giảm và số chỉ của ampe kế tăng.

Ví dụ 3. Khi hiệu điện thế giữa hai đầu của một vật dẫn là 2,00 V, cường độ dòng điện qua nó là 10,0 mA. Khi hiệu điện thế là 8,00 V, cường độ dòng điện là 60,0 mA.

a) Tính điện trở của vật dẫn ứng với hiệu điện thế 2,0 V và 8,0 V.

b) Vật dẫn này có tuân theo định luật Ohm không?

Hướng dẫn giải

a) Ở 2,00 V, $\text{R}=\frac{2}{10{.10}^{-3}}=200\mathrm{\Omega }$; ở 8,00 V, $\text{R}=\frac{8}{60{.10}^{-3}}=133\mathrm{\Omega }$.

b) Không tuân theo định luật Ohm.