Định Luật Ôm: Tìm Hiểu Về Hiệu Điện Thế và Điện Trở

Chào các bạn đến với PRAIM! Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về định luật Ôm, một định luật vật lý quan trọng về mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở. Điều thú vị là chúng ta sẽ tìm hiểu những bài tập thực hành để vận dụng kiến thức này. Cùng bắt đầu nào!

Phát biểu Định Luật Ôm là gì?

Định luật Ôm là một định luật vật lý về sự phụ thuộc giữa cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Đơn giản mà nói, định luật Ôm cho biết rằng cường độ dòng điện qua một vật dẫn luôn thuận lợi với hiệu điện thế và tỷ lệ nghịch với điện trở.

Nội dung của định luật Ôm được biểu diễn bằng công thức:

I = U/R

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A)
• U là hiệu điện thế trên vật dẫn (V)
• R là điện trở (Ω)

Lịch sử ra đời định luật Ôm

Định luật Ôm được đặt tên theo nhà vật lý học người Đức nổi tiếng – Georg Ohm. Ông đã phát hành định luật này vào năm 1827 trên một bài báo, mô tả các phép đo điện áp và cường độ dòng điện qua một mạch điện đơn giản gồm nhiều dây có độ dài khác nhau. Ông đã trình bày một phương trình phức tạp hơn để giải thích kết quả thực nghiệm của mình.

Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở

Đối với đoạn mạch chỉ chứa điện trở R, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này tỷ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu của đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở R.

Công thức định luật Ôm cho đoạn mạch được tính bằng công thức sau:

I = U/R

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A)
• U là hiệu điện thế trên vật dẫn (V)
• R là điện trở (Ω)

Đối với đoạn mạch có điện trở mắc nối tiếp:

R = R1 + R2 + … + Rn
U = U1 + U2 + … + Un
I = I1 = I2 = ... = In

Đối với đoạn mạch có điện trở mắc song song:

1/R = 1/R1 + 1/R2 +...+1/Rn
U = U1 = U2 = … = Un
I = I1 +I2 + ... + In

Định luật Ôm cho toàn mạch

Thí nghiệm:

• Cho một mạch điện như hình bên dưới:
• Trong đó, ampe kế (có R rất nhỏ) đo cường độ I của dòng điện chạy trong mạch điện kín, vôn kế (có R rất lớn) đo hiệu điện thế mạch ngoài U và biến trở cho phép thay đổi điện trở mạch ngoài.

Phát biểu định luật Ôm đối với toàn mạch: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỷ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện, và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

Công thức định luật Ôm cho toàn mạch được tính bằng:

I = E / (R + r)

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện của mạch kín (A)
• E là suất điện động (V)
• R là điện trở ngoài (Ω)
• r là điện trở trong (Ω)

Nhận xét từ công thức định luật Ôm cho toàn mạch

Hiện tượng đoản mạch

• Đây là hiện tượng xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.
• Khi xảy ra hiện tượng đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch sẽ có cường độ rất lớn và có thể gây cháy mạch điện.

Định luật Ôm cho toàn mạch với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

• Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: A = E.It
• Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch
• Theo định luật bảo toàn năng lượng:

=> Định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

Hiệu suất của nguồn điện

• Công thức hiệu suất của nguồn điện:

Nếu mạch ngoài chỉ có điện trở:

Công thức hiệu suất của nguồn điện

Bài tập vận dụng định luật Ôm

1. Bài 1: Điện trở Rx có giá trị nào?

   • RAB = 10 Ω
   • R1 = 7 Ω
   • R2 = 12 Ω
   • A. 9 Ω
   • B. 5 Ω
   • C. 15 Ω
   • D. 4 Ω

2. Bài 2: Hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt là bao nhiêu?

   • R1 = 6 Ω
   • R2 = 9 Ω
   • R3 = 15 Ω
   • I1 = 5A
   • I2 = 2A
   • I3 = 3A
   • A. 45V
   • B. 60V
   • C. 93V
   • D. 150V

3. Bài 3: Tính điện trở tương đương và các điện trở R1, R2.

   • R1 và R2 được kết nối nối tiếp vào hiệu điện thế 1.2V, dòng điện chạy qua R1 là 0.12A.
   • R1 = ?
   • R2 = ?
   • A. Rtđ = 10 Ω, R1 = 4 Ω, R2 = 6 Ω
   • B. Rtđ = 10 Ω, R1 = 6 Ω, R2 = 4 Ω
   • C. Rtđ = 2.4 Ω, R1 = 4 Ω, R2 = 6 Ω
   • D. Rtđ = 2.4 Ω, R1 = 6 Ω, R2 = 4 Ω

4. Bài 4: Tính cường độ dòng điện I2, I3.

   • R1 = 14 Ω
   • R2 = 8 Ω
   • R3 = 24 Ω
   • I1 = 0.4A
   • I2 = ?
   • I3 = ?
   • A. I2 = 0.1A, I3 = 0.3A
   • B. I2 = 3A, I3 = 1A
   • C. I2 = 0.1A, I3 = 0.1A
   • D. I2 = 0.3A, I3 = 0.1A

5. Bài 5: Tính hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch AB.

   • R1 = 9Ω
   • R2 = 15Ω
   • R3 = 10Ω
   • I3 = 0.3A
   • U = ?
   • A. 6.5V
   • B. 2.5V
   • C. 7.5V
   • D. 5.5V

Hy vọng rằng qua bài viết này, các bạn đã hiểu rõ hơn về định luật Ôm và có thể vận dụng hiệu quả trong các bài tập. Đừng quên thực hành thật nhiều để nắm vững kiến thức này nhé!