Điện trở là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động của điện trở

Điện trở là một thuật ngữ vô cùng quen thuộc trong chuyên ngành vật lý. Hiện nay, điện trở được sử dụng rất nhiều khi lắp đặt các thiết bị điện, máy móc, motor ví dụ như máy rửa xe, máy nén khí. Vậy điện trở là gì? Nguyên lý hoạt động của điện trở như thế nào? Và hiện nay điện trở có những công dụng gì? Theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu thêm thật nhiều kiến thức bổ ích có liên quan tới điện trở là gì nhé!

Điện trở là gì?

Khái niệm điện trở

Điện trở hay tên Tiếng anh được gọi là Resistor, là một linh kiện điện tử thụ động với 2 tiếp điểm kết nối. Một số chức năng chính của điện trở có thể kể đến là:

• Dùng để điều chỉnh mức độ của tín hiệu.
• Hạn chế được việc cường độ dòng điện chảy trong mạch.
• Điện trở còn dùng để chia điện áp.
• Kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động ví dụ như transistor.
• Tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và hiện nay điện trở con có trong rất nhiều ứng dụng khác nhau.

Điện trở công suất giúp tiêu tán một lượng điện năng lớn chuyển sang nhiệt năng trong các hệ thống phân phối điện hoặc trong các bộ điều khiển động cơ. Các điện trở thường có trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi điện áp hoạt động cũng như nhiệt độ của môi trường. 

Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi được trở kháng ví dụ như các núm vặn điều chỉnh âm lượng.

Các loại cảm biến có điện trở biến thiên có thể kể đến như: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, lực tác động, các phản ứng hóa học.

Công thức điện trở

Điện trở là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của các loại vật liệu. Điện trở có thể được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể với cường độ dòng điện đi qua nó. Vì thế chúng ta có công thức:

R=U/I

Trong đó:

• U: Hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đơn vị đo là Vôn (V).
• I: Cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đơn vị đo là Ampe (A).
• R: Điện trở của vật dẫn điện, đơn vị đo là Ohm (Ω).

Ký hiệu và quy ước của điện trở

Tùy theo tiêu chuẩn của mỗi quốc gia mà điện trở được ký hiệu khác nhau trong sơ đồ mạch điện. Điện trở có hai loại kí hiệu phổ biến hiện nay là:

• Ký hiệu điện trở kiểu Mỹ.
• Ký hiệu điện trở theo kiểu hay còn gọi tắt là IEC.

Khi đọc tài liệu nước ngoài thì các giá trị được ghi ở trên điện trở thường được quy ước bao gồm 1 chữ cái xen kẽ với các con số theo tiêu chuẩn IEC 6006. Cách ký hiệu này giúp thuận tiện hơn trong quá trình đọc ghi các giá trị người ta phân cách các số thập phân bằng một chữ cái.

Ví dụ: Trên điện trở có ghi 8k3 có nghĩa là 8.3 kΩ. 1R3 nghĩa là 1.3 Ω.

Đơn vị của điện trở

Ohm (ký hiệu là: Ω) là một đơn vị của điện trở trong hệ SI. Một ohm tương đương với vôn/ampe.

Ngoài ohm ra thì các điện trở còn có nhiều giá trị khác nhau, nhỏ hơn hoặc lớn hơn gấp nhiều lần bao gồm: mΩ (milliohm), KΩ (kilohm) , MΩ (megohm).

• 1 mΩ = 0.001 Ω.
• 1KΩ = 1000 Ω.
• 1MΩ = 1000 KΩ = 1000.000 Ω.

Phân loại điện trở

Nếu phân loại theo công suất thì có 3 loại điện trở là:

• Điện trở thường: Là các loại điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W – 0,5W.
• Điện trở công Suất: Là các loại điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
• Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là các điện trở công xuất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng sẽ thường toả nhiệt.

Nếu phân theo chất liệu, cấu tạo thì 6 loại điện trở là:

• Điện trở cacbon.
• Điện trở màng hay còn gọi là điện trở gốm kim loại.
• Điện trở dây quấn.
• Điện trở film.
• Điện trở bề mặt.
• Điện trở băng.

Nguyên lý hoạt động điện trở là gì?

Theo định luật Ohm: Khi điện áp (V) đi qua điện trở sẽ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện (I). Tỷ lệ này là một hằng số điện trở (R).

Công thức của định luật Ohm như sau: V=I*R

Ví dụ: Nếu một điện trở 400Ω được nối vào điện áp một chiều 14V, thì cường độ dòng điện đi qua điện trở lúc này sẽ là 14/ 400 = 0.035 Amperes.

Điện trở thực tế hiện nay cũng có một số điện cảm và điện dung có ảnh hưởng trực tiếp đến mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong mạch xoay chiều.

Bảng màu điện trở và cách đọc điện trở

Bảng màu điện trở

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở, ngoài việc nhà sản xuất đã in trị số của nó lên linh kiện thiết bị thì người ta còn dùng một quy ước chung để có thể dễ dàng đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ω.

Cách đọc điện trở

Trên sơ đồ nguyên lý, điện trở thường sẽ được biểu thị bằng một hình chữ nhật dài. Trên thân có vạch để dễ dàng phân biệt công suất của điện trở. Cách đọc theo quy ước như sau:

• Hai vạch chéo (//)= 0,125w.
• Một vạch chéo (/)= 0,25w.
• Một vạch ngang (-)= 0,5w.
• Một vạch đứng (|)= 1,0w.
• Hai vạch đứng (||)= 2,0w.
• Hai vạch chéo vào nhau (\/)= 5,0w.
• Còn (X)= 10,0w.

Bên cạnh ghi trị số điện trở thì vẫn còn nhiều trường hợp không ghi đơn vị. Khi đó cách đọc theo quy ước sau:

• Từ 1 – 999Ω ghi là 1 đến 999.

• Từ 1000 – 999 000Ω ghi là 1K đến 999K.

• Từ 1MΩ trở lên ghi là 1,0; 2,0; 3,0… 5,0… 10,0… 20,0…

Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng màu còn điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu.

Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu

Có 4 vòng lần lượt theo một thứ tự nhất định là 1,2,3 và 4. Trong đó vòng số 1 là vòng hàng chục, vòng số 2 là vòng hàng đơn vị, vòng số 3 là bội số của cơ số 10.

Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)

Vòng số 4 là vòng ở cuối cùng luôn luôn có màu nhũ vàng hay màu nhũ bạc. Đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta sẽ bỏ qua vòng này. Nếu có màu nhũ thì là chỉ có ở vòng sai số hoặc là vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số10 sẽ là số âm.

Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu

Điện trở có 5 vòng lần lượt theo thứ tự là 1,2,3, 4 và 5. Trong đó:

• Vòng số 1 là hàng trăm.
• Vòng số 2 là hàng chục.
• vòng số 3 là hàng đơn vị.
• Vòng số 4 sẽ là bội số của cơ số 10.
• Vòng số 5 là vòng cuối cùng, là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số sẽ có nhiều màu khác nhau. Do đó gây khó khăn khá lớn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng. Tuy nhiên vòng cuối luôn sẽ có khoảng cách xa hơn một chút.

Tương tự như cách đọc trị số của điện trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10. Còn vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.

Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 (mũ vòng 4)

Có thể tính vòng số 4 là số con số “0” thêm vào.

Sơ đồ mắc điện trở

Sơ đồ điện trở mắc nối tiếp

Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại với nhau. Ta có công thức của điện trở mắc nối tiếp như sau:

Rtd = R1 + R2 + R3

Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng

I I = ( U1/R1) = (U2/R2) = (U3/R3 )

Từ công thức trên ta có thể thấy được rằng, sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp sẽ có giá trị tỷ lệ thuận với điện trở.

Cách mắc điện trở nối tiếp:

Sơ đồ điện trở mắc song song

Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương (Rtd) được tính bởi công thức dưới đây:

(1/Rtd) = (1/R1) + (1/R2) + (1/R3)

Nếu mạch chỉ có 2 điện trở song song thì ta có:

Rtd = R1.R2/ (R1 + R2)

Dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song sẽ tỷ lệ nghịch với giá trị của điện trở.

I1 = ( U/R1), I2 = ( U/R2), I3 =( U/R3 )

Điện áp trên các điện trở mắc song song sẽ có giá trị luôn bằng nhau.

Cách mắc điện trở song song:

Sơ đồ điện trở mắc hỗn hợp

Mục đích của mắc hỗn hợp các điện trở nhằm để tạo ra điện trở tối ưu hơn.

Cách mắc điện trở hỗn hợp:

Công suất tiêu thụ trên điện trở

Trong mọi thời điểm, Công suất P(W) tiêu thụ bởi một điện trở có trở kháng R(Ω) được tính bởi công thức dưới đây:

P= U*I =I²*R= U²/R

Trong đó:

• U (V): Điện áp trên điện trở.
• I (A): Dòng điện đi qua nó.

Sử dụng định luật Ohm ta có điện năng bị chuyển hóa tiêu tán thành nhiệt năng điện trở.

Điện trở công suất thường được định mức theo công suất tiêu tán tối đa. Trong hệ thống các linh kiện điện ở trạng thái rắn thì điện trở công suất được định mức ở mức 1/10, 1/8 và 1/4 watt. Điện trở thường sẽ tiêu thụ thấp hơn giá trị định mức được ghi ở trên điện trở.

Công dụng của điện trở

• Khống chế dòng điện qua tải sao cho phù hợp nhất.
• Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp từ một điện áp cho trước theo như ý muốn.
• Phân cực cho bóng bán dẫn được oạt động bình thường.
• Tham gia vào các mạch tạo ra dao động RC.
• Điện trở có công dụng điều chỉnh cường độ dòng điện đi qua các thiết bị điện.
• Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng.
• Tạo ra sụt áp trên mạch khi chúng ta mắc nối tiếp.

Trên đây là toàn bộ thông tin về điện trở là gì, nguyên lý hoạt động của điện trở và sơ đồ mắc điện trở mà chúng tôi muốn gửi tới bạn đọc. Hy vọng thông qua bài viết trên giúp bạn hiểu rõ hơn về điện trở là gì. Chúng tôi cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết và hẹn gặp lại bạn trong những bài viết tiếp theo trên trang Web thietbikythuat nhé!