Trong vật lý, điện trở dường như quá quen thuộc với mỗi học sinh từ cấp II đến cấp III. Theo như lý thuyết, đại lượng này cản trở dòng điện nên nhiều người cho là không có lợi trong thực tế. Thế nhưng, các kỹ sư điện tử đã tận dụng ưu nhược điểm của nó mà tạo ra ứng dụng có lợi trong cuộc sống. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kỹ hơn trong bài viết này về điện trở nhé !
Điện trở là gì?
Điện trở từ trước đến nay học trong chương trình điện học là đại lượng cản trở dòng điện của vật dẫn điện. Khả năng cản trở càng cao thì dẫn đến vật dẫn điện kém, ngược lại giá trị cản trở thấp thì dẫn điện tốt hơn. Ví dụ thường gặp như: Bóng đèn hoạt động sáng tỏ khi điện trở (R) thấp và sáng mờ khi R giá trị lớn.
Nó còn được gọi là Resistor được hiểu là linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm để kết nối và hay được sử dụng nhằm hạn chế cường độ của dòng điện đang chảy bên trong mạch. Nó hay dùng điều chỉnh các mức độ của tín hiệu hay chia điện áp của các linh kiện điện tử khác nhau gồm có transistor, điểm cuối cùng của đường truyền điện cùng nhiều ứng dụng đa dạng.
Trong thực tế, R không phải lúc nào cũng gây bất lợi cho thiết bị điện. Đó chỉ là một đại lượng thụ động gồm 2 tiếp điểm tiếp nối nhau. R tận dụng hạn chế cường độ dòng điện chạy quá mạnh trong mạch khiến “chạm mạch, ngắt mạch”. Mặc khác, R còn dùng điều chỉnh mức độ tín hiệu, chia điện áp. Ngoài ra, các linh kiện điện tử chủ động được kích hoạt hoạt động bởi R phổ biến như:
- Transistor;
- Điểm nối tiếp cuối cùng trong đường truyền điện;
- …
Theo đó có điện trở suất là đại lượng vật lý đặc trưng cản trở dòng điện của vật liệu. Ký hiệu R và được tính bằng hiệu của hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn với cường độ dòng điện đi qua nó.
Bảng màu của điện trở như thế nào?
Trên thực tế để có thể đọc chính xác giá trị của thiết bị này nhà sản xuất đã phải in chính xác trị số của nó ngay trên linh kiện của máy. Người ra còn sử dụng quy ước hung để có thể tính toán dễ dàng đọc được trị số điện trở cùng nhiều tham số cụ thể cần thiết khác nữa. Mức giá trị được tính theo đơn vị đo là Ohm.
Hướng dẫn cách đọc chỉ số
Đối với sơ đồ nguyên lý thường sẽ được hiển thị bên trên là hình chữ nhật khá dài. Bên trên thân được chia thành các vạch với màu khác nhau để biết được chính xác công suất. Cụ thể cách đọc theo đúng với quy ước được lý giải chi tiết như sau:
- Hai vạch chéo tức là 0,125w
- Một vạch được quy ước tương đương với 0,25w.
- Một vạch ngang sẽ là 0,5w
- Một vạch đứng tương đương với 1,0w
- Hai vạch đứng sẽ là 2,0w
- Hai vạch chéo vào nhau tức là 5,0w
- Đối với vạch X sẽ tương đương với 10,0w.
Ngoài ra bên cạnh việc ghi trị số điện trở vẫn sẽ còn có một số trường hợp thấy không ghi đơn vị cụ thể. Lúc này cách đọc theo một quy ước nhất định, gồm có:
- Theo thứ tự từ 1 đến 999 Ohm người ta sẽ ghi là 1 đến 999.
- Còn từ 1000 đến 999 000 Ohm thường ghi 1K đến 999K.
- Từ 1 Ohm trở lên một số thiết bị gghi ký hiệu 1,0; 2,0,….
Thường thì điện trở sẽ ghi ký hiệu bằng các màu sắc khác nhau là 4 vòng còn mức điện trở chính xác sẽ được ký hiệu thông qua 5 vòng màu. Mỗi một màu sắc như vậy thể hiện trị số khác nhau tương ứng.
Điện trở được hình thành như thế nào?
Như ta đã biết, bản chất của dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt electron tự do. Các hạt electron khi di chuyển sẽ đẩy nhau bởi đều cùng tích điện âm. Theo đó, hướng di chuyển của electron sẽ bị lệch hướng, va chạm lẫn nhau và từ đó hình thành nên điện trở.
R thường sẽ có giá trị trở kháng cố định, ít bị thay đổi khi bị tác động bởi nhiệt độ và hiệu điện thế hai đầu. Trong các bộ điều khiển động cơ, công suất của R sẽ bị tiêu tán một lượng lớn và chuyển sang nhiệt năng. R cũng sử dụng trong hệ thống phân phối điện. Như vậy, ta cũng đã biết qua một ứng dụng có ích của R rồi đấy.
Linh kiện R là rất phổ biến trong các mạng lưới điện, mạch điện tử với nhiều hình dạng cấu tạo khác nhau. Ngoài ra, điện trở còn tích hợp trong các mạch IC. Khi dòng điện (I) quá lớn mà mỗi thiết bị chỉ có dòng điện hiệu dụng. I lớn cũng không phải có lợi mà ngược lại còn khiến mạch dễ bị hỏng hóc cần R hiệu chỉnh ổn định.
Lý do cần có Resistor trong kim loại
Sau đây, ta sẽ cùng tìm hiểu kỹ hơn việc tại sao có điện trở trong kim loại. Nắm được thông tin, bạn sẽ có cách sử dụng các thiết bị điện đúng cách và kéo dài tuổi thọ của chúng. Qua đó, bạn cũng biết R không phải là đại lượng có hại.
Nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại cũng đã được nhắc đến trong bài. Các electron chuyển động tự do làm mất trật tự tinh thể (ion chuyển động nhiệt gây hỗn loạn và làm tạp chất lẫn vào nhau). Nhờ vậy, R được hình thành.
Nhiệt độ giảm làm R cũng tụt giảm giá trị liên tục. Khi đến 0 độ K R gần như rất bé và có thể lượng ước xấp xỉ bằng 0. Ở một số kim loại hay hợp kim, nhiệt độ xuống thấp hơn nhiệt độ tới hạn thì R giảm bằng 0. Lúc này, ta nói vật liệu đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn. Hiện tượng siêu dẫn có ứng dụng:
- Tạo ra từ trường mạnh từ các cuộn dây siêu dẫn;
- Dùng dây siêu dẫn tải điện và hạn chế tiêu hao năng lượng đến mức thấp nhất.
Công dụng của điện trở
Trong các thiết bị điện tử, điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu của mạch điện và khi đó, R sẽ có những tính năng như sau:
- Cản trở dòng điện quá lớn gây nên tình trạng quá tải;
- Mắc điện trở thành cầu phân áp để sử dụng điện áp có giá trị mong muốn từ điện áp ban đầu;
- Bóng bán dẫn sẽ phân cực để hoạt động tốt;
- Tham gia làm thành phần các mạch điện tạo dao động RC;
- Các thiết bị điện sẽ được cố định dòng điện hoạt động tránh tình trạng hư hỏng;
- Tạo nhiệt lượng cho các ứng dụng cần đến;
- Tạo sự sụt áp trên mạch nối tiếp.
Phân loại điện trở
Hàng ngàn loại điện trở khác nhau và sản xuất theo nhiều phương pháp khác nhau. Bởi vì, mỗi loại R sẽ có đặc tính không giống nhau và ứng dụng trong một số ứng dụng. Chẳng hạn, ta có R có tính điện áp cao, dòng cao hay tính ổn định cao,… Hoặc sử dụng như một điện trở nhằm mục đích ổn định dòng điện.
Đặc điểm riêng của điện trở thường ít được quan tâm tìm hiểu. Theo đó, nhiều người chỉ biết đến đặc điểm chung như là:
- Hệ số điện áp;
- Hệ số nhiệt độ;
- Nhiễu, tần số đáp ứng;
- Tần suất;
- Hạn mức của R nhiệt;
- Kích thước vật lý;
- Một số thông số đáng tin cậy.
Trên thị trường hiện nay, 3 loại R phổ biến như sau:
- R thường: Công suất nhỏ và chỉ dao động từ 0,125W đến 0,5W;
- R công suất: Công suất lớn hơn và từ 1W, 2W, 5W, 10W;
- R sư hay R nhiệt: Vỏ bọc bằng sứ và khi sử dụng sẽ tỏa nhiều nhiệt.
Tuy nhiên, ta cũng có thể dựa vào các yếu tố khác để phân loại điện trở như gợi ý dưới đây:
Phân loại dựa vào tính chất của R
R tuyến tính tức có trở kháng không đổi gia có sự gia tăng sự chênh lệch điện áp trên nó. Hay nói cách khác, trở kháng và dòng điện thông qua R vẫn không bị ảnh hưởng tức đồ thị V – I của R là một đường thẳng tuyến tính.
R phi tuyến tính (tức đồ thi VI không còn là đường thẳng) là R có dòng điện đi qua không tỷ lệ thuật với sự chênh lệch điện áp trên nó. Nhưng R có giá trị phi tuyến VI sẽ không tuân theo quy luật Ohm và để tính được giá trị thường dùng máy đo. Loại này các giá trị sẽ không biến đổi dù có trường hợp gì xảy ra mà nó luôn chạy theo đường thẳng đúng với con số in trên thiết bị.
Phân loại dựa vào giá trị của R
R cũng sẽ được phân loại dựa vào giá trị của mình với nhiều loại đa dạng khác nhau. Cụ thể sẽ có những định mức gồm có các loại như sau:
R có giá trị cố định
R làm bằng chì: Những linh kiện khác có thể tham gia vào mạch điện bằng phương pháp “xuyên tâm”. Các thành phần khác gắn kết công nghệ trên bề mặt. R suất cao là một trong những linh kiện được thiết kế trong bộ tản nhiệt.
R hợp chất cacbon: Cấu tạo gồm ống điện trở với dây chì hay tấm kim loại nhúng bên trong. Vỏ ngoài sẽ được sơn hay làm bằng nhựa có tác dụng cách nhiệt. Vào đầu thế kỷ 20, R loại này không có lớp vỏ cách điện, dây dẫn khi đó quấn xung quanh 2 đầu và hàn nối với nhau, sau đó giá trị R được sơn mã vạch.
Biến trở hay chiết áp
Chiết áp hay còn còn là biến trở là những loại R có giá trị thay đổi liên tục khi sử dụng. Những loại R này thường có trục di chuyển bằng tay hoặc khe điều khiển bằng vít để thay đổi giá trị ở một khoảng cố định. Biến trở tức là con số sẽ thay đổi tùy theo vào từng trường hợp sử dụng cụ thể không có mức chính xác cố định. Hiện nay khá nhiều thiết bị đang dùng biến trở để hoạt động nhiều mức tần số trong một khoảng nhất định.
Kết luận
Sau khi tìm hiểu chi tiết về điện trở, ta thấy được đại lượng này không phải lúc nào cũng có hại. Ngược lại,các thiết bị điện tử trong cuộc sống nhờ có R mới hoạt động ổn định trong thời gian dài. Vì vậy, chúng ta tìm hiểu kỹ thông tin về R để có biện pháp sử dụng các thiết bị hoạt động tránh bị hư hỏng không đáng có.