Định Luật Ohm Là Gì / TOP 4 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 3/2023 # Top View

Định luật Ohm là gì?

Định luật Ohm là một công thức được sử dụng để tính toán mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở trong mạch điện.

Đối với sinh viên ngành điện tử, Định luật Ohm (E = IR) về cơ bản quan trọng như phương trình Tương đối của Einstein (E = mc²) đối với các nhà vật lý.

Công thức tính: E = I x R

Khi đánh vần, nó có nghĩa là điện áp = điện trở x dòng điện, hoặc volts = amps x ohms hoặc V = A x.

Được đặt tên theo nhà vật lý người Đức Georg Ohm (1789-1854), Luật Ohm đề cập đến các đại lượng quan trọng trong công việc trong các mạch:

Nếu hai trong số các giá trị này được biết đến, các kỹ thuật viên có thể cấu hình lại Định luật Ohm để tính toán giá trị thứ ba. Chỉ cần sửa đổi kim tự tháp như sau:

Nếu bạn biết điện áp (E) và dòng điện (I) và muốn biết điện trở (R), hãy loại bỏ R trong kim tự tháp và tính phương trình còn lại (xem hình chóp đầu tiên, hoặc xa bên trái, hình chóp bên trên)

Hiệu suất năng lượng

Lưu ý: Không thể đo điện trở trong mạch vận hành, vì vậy Định luật Ohm đặc biệt hữu ích khi cần tính toán. Thay vì tắt mạch để đo điện trở, kỹ thuật viên có thể xác định R bằng cách sử dụng biến thể trên của Định luật Ohm.

Bây giờ, nếu bạn biết điện áp (E) và điện trở (R) và muốn biết dòng điện (I), hãy loại bỏ I và tính hai ký hiệu còn lại (xem hình chóp giữa ở trên).

Và nếu bạn biết dòng điện (I) và điện trở (R) và muốn biết điện áp (E), hãy nhân các nửa dưới của kim tự tháp (xem hình thứ ba, hoặc ngoài cùng bên phải, hình chóp bên trên).

Hãy thử một vài tính toán mẫu dựa trên mạch nối tiếp đơn giản, chỉ bao gồm một nguồn điện áp (pin) và điện trở (ánh sáng). Hai giá trị được biết đến trong mỗi ví dụ. Sử dụng định luật Ohm để tính toán thứ ba.

Ví dụ 1: Điện áp (E) và điện trở (R) đã biết.

Dòng điện trong mạch là gì?

I = E / R = 12V / 6Ω = 2A

Ví dụ 2: Điện áp (E) và dòng điện (I) đã biết.

Điện trở được tạo ra bởi đèn là gì?

R = E / I = 24 V / 6A = 4Ω

Ví dụ 3: Dòng điện (I) và Điện trở(R) được biết đến. Điện áp là gì?

Điện áp trong mạch là gì?

E = I x R = (5A) (8Ω) = 40 V

Khi Ohm công bố công thức của mình vào năm 1827, phát hiện chính của ông là lượng dòng điện chạy qua một dây dẫn tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào nó. Nói cách khác, một volt áp suất là cần thiết để đẩy một amp dòng điện qua một ohm điện trở.

Những gì để xác nhận bằng cách sử dụng Luật Ohm

Định luật Ohm có thể được sử dụng để xác nhận các giá trị tĩnh của các linh kiện trong mạch, cường độ dòng điện, nguồn cung cấp điện áp và giảm điện áp. Ví dụ, nếu một dụng cụ thử nghiệm phát hiện phép đo dòng điện cao hơn bình thường, điều đó có thể có nghĩa là điện trở giảm hoặc điện áp tăng, gây ra tình trạng điện áp cao. Điều này có thể chỉ ra trong mạch có vấn đề.

Trong các mạch điện một chiều (dc), việc đo dòng điện thấp hơn bình thường có thể có nghĩa là điện áp đã giảm hoặc điện trở mạch tăng. Nguyên nhân có thể làm tăng điện trở là kết nối kém hoặc lỏng lẻo, ăn mòn và / hoặc các thành phần bị hư hỏng.

Tải trong một mạch vẽ trên dòng điện. Tải có thể là bất kỳ loại thành phần nào: thiết bị điện nhỏ, máy tính, thiết bị gia dụng hoặc động cơ lớn. Hầu hết các thành phần này (tải) có một bảng tên hoặc nhãn dán thông tin kèm theo. Những bảng tên này cung cấp chứng nhận an toàn và nhiều số tham chiếu.

Kỹ thuật viên tham khảo bảng tên trên các thành phần để tìm hiểu điện áp tiêu chuẩn và giá trị dòng điện. Trong quá trình kiểm tra, nếu các kỹ thuật viên thấy rằng đồng hồ vạn năng hoặc ampe kìm của họ không đo giá trị nào đó, họ có thể sử dụng Định luật Ohm để tính toán và xác định vấn đề nằm ở đâu.

Khoa học cơ bản về mạch điện

Mạch, giống như tất cả các vật chất, được làm bằng các nguyên tử. Nguyên tử bao gồm các hạt hạ nguyên tử:

Proton (có điện tích dương)

Neutron (không tính phí)

Electron (tích điện âm)

Các nguyên tử vẫn bị ràng buộc với nhau bởi lực hút giữa hạt nhân và electron của lớp nguyên tử ở lớp vỏ ngoài của nó. Khi bị ảnh hưởng bởi điện áp , các nguyên tử trong mạch bắt đầu cải tổ và các thành phần của chúng phát huy tiềm năng thu hút được gọi là sự khác biệt tiềm năng. Các electron bị thu hút lẫn nhau di chuyển về phía các proton, tạo ra dòng điện tử ( dòng điện ). Bất kỳ vật liệu trong mạch hạn chế dòng chảy này được coi là điện trở .

Bài tập ví dụ

Bài tập 1: Khi mắc điện trở R1 = 5 Ω vào hai cực của nguồn điện thì hiệu điện thế mạch ngoài là U1 = 10 V, nếu thay R1 bởi điện trở R2 = 11 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài là U2 = 11 V. Tính suất điện động của nguồn điện.

Phương pháp giải:

Ở dạng bài tập này khác với các bài tập ở chuyên đề trước là mạch điện lúc này không chỉ có điện trở mà lúc này mạch còn có nguồn và điện trở bên trong nguồn điện. Nên công thức của điện luật Ohm cũng có một chút khác biệt.

Công thức định luật Ohm cho toàn mạch:

Eb = I(R + rb)

Trong đó:

Eb : suất điện động của bộ nguồn điện (V)

rb

: điện trở trong của bộ nguồn điện (Ω)

R : điện trở tương đương của mạch ngoài (Ω)

Ngoài ra, khi đề yêu cầu tính điện áp (hay hiệu điện thế) của mạch ngoài thì ta tính theo công thức sau:

U = IR = Eb – Irb

Irb: được gọi là độ giảm hiệu điện thế trong mạch (V)

Lời giải:

Khi mắc điện trở R1 vào hai cực của nguồn điện thì:

(I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{10}{5}=2: (A)) (Rightarrow E = U_1+I_1r=10+2r: : : : (1))

Tương tự khi mắc điện trở R2 vào hai cực của nguồn điện thì:

(I_2=frac{U_2}{R_2}=frac{11}{11}=1: (A)) (Rightarrow E = U_2+I_2r=11+r: : : : (2))

Từ (1) và (2) ta có:

(left{begin{matrix} E = 12 : (V)\ r = 1: Omega end{matrix}right.)

Bài tập 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: 

Biết E = 4,5 V, r = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = 6 Ω

a. Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và các điện trở. 

b. Công suất của nguồn, công suất tiêu thụ ở mạch ngoài, công suất hao phí và hiệu suất của nguồn.

Lời giải: 

a. Điện trở tương đương của toàn mạch là: 

(R_{td}=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=frac{3.6}{3+6}=2: Omega)

Dòng điện chính của mạch là:

(I=frac{E}{R_{td}+r}=frac{4,5}{2+1}=1,5: (A))

Hiệu điện thế mạch ngoài của đoạn mạch là: 

Ung = I.Rtđ = 1,5.2 = 3 (V)

Dòng điện đi qua các điện trở lần lượt là:

(I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{U_{ng}}{R_1}=frac{3}{3}=1 : (A))

⇒ I2 = I – I1 = 1,5 – 1 = 0,5 (A)

b. Công suất của nguồn: 

Pnguồn = E.I = 4,5.1,5 = 6,75 W 

Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài là: 

Png = Ung.I = 3.1,5 = 4,5 W

Công suất hao phí do toả nhiệt trên nguồn:

Php = I2r = 1,52.1 = 2,25 W

Hiệu suất của nguồn là:

(H=frac{P_{ng}}{P_{nguon}}=frac{4,5}{6,75}=0,67=67 %)

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ: 

Biết E = 24 V, r = 1 Ω, R1 = 3 Ω, R2 = R3 = R4 = 6 Ω, RA = 0.

a. Tìm số chỉ của Ampe kế.

b. Xác định hiệu suất của nguồn.

Lời giải:

a. Do RA = 0 nên ta chập A và D lại với nhau và được mạch tương đương sau:

Ta có: 

(R_{12}=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=frac{3.6}{3+6}=2: (Omega ))

(R_{124}=R_{12}+R_4=2+6=8: (Omega )) (Rightarrow R=frac{R_{124}R_3}{R_{124}+R_3}=frac{8.6}{8+6}=frac{24}{7}: (Omega ))

Dòng điện mạch chính là:

(I=frac{E}{R+r}=frac{24}{frac{24}{7}+1}=frac{168}{31}: (Omega ))

Ta có: 

(U_{124}=U_{AB}=I.R = frac{168}{31}.frac{24}{7}=frac{576}{31}: (V)) (Rightarrow I_{12}=I_{124}=frac{U_{124}}{R_{124}}=frac{frac{576}{31}}{8}=frac{72}{31}: (A))

Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là: 

(U_1=U_{12}=I_{12}.R_{12}=frac{72}{31}.2=frac{144}{31}: (V)) (Rightarrow I_1=frac{U_1}{R_1}=frac{frac{144}{31}}{3}=frac{48}{31}: (A))

Ampe kế sẽ hiệu chỉ số là cường độ dòng điện của dòng mạch chính trừ đi cường độ dòng điện đi qua R1.

Số chỉ Ampe kế sẽ là: 

(I_A=I-I_1=frac{168}{31}-frac{48}{31}=frac{120}{31}approx 3,87: (A))

b. Hiệu suất của nguồn là: 

(H=frac{U_{AB}}{E} =frac{frac{576}{31}}{24}=77,42 %)

Bài tập tự luyện

Bài tập 1: Khi mắc điện trở R1 vào hai cực của một nguồn điện có điện trở r = 4 Ω thì dòng điện chạy trong mạch là 1,2 A. Khi mắc thêm một điện trở R2 = 2 Ω nối tiếp với R1 vào mạch điện thì dòng điện chạy trong mạch là 1 A. Tính suất điện động của nguồn điện và điện trở R1.

Bài tập 2: Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết E = 12 V, r = 0,1 Ω, R1 = R2 = 2 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 4,4 Ω.

a. Tính cường độ dòn điện chạy qua các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở.

b. Tính hiệu điện thế UCD. Tính công suất tiêu thụ của mạch ngoài và hiệu suất của nguồn điện.

Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ:

Biết E = 30 V, r = 1 Ω, R1 = 12 Ω, R2 = 36 Ω, R3 = 18 Ω, RA = 0.

a. Tìm số chỉ của Ampe kế và chiều dòng điện qua nó. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó.

b. Đổi chổ nguồn E và Ampe kế (cực dương của nguồn E nối với F). Tìm số chỉ và chiều dòng điện qua Ampe kế. Xác định hiệu suất của nguồn khi đó.

Khi pin Lơ-clan-sê (pin thường dùng) được sử dụng một thời gian dài thì điện trở trong phin tăng lên đáng kể và dòng điện mà pin sinh ra trong mạch điện kín trở nên khá nhỏ. Định luật Ôm (Ohm) cho toàn mạch và Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cùng nội dung trong bài viết này sẽ giải thích mối quan hệ giữa cường độ dòng điện trong đoạn mạch kín với điện trở trong của nguồn điện cùng các yếu tố khác của mạch điện.

I. Thí nghiệm

* Toàn mạch là một mạch kín gồm: Nguồn điện nối với mạch ngoài là các vận dẫn có điện trở tương đương R.

* Mắc mạch như hình vẽ:

– Trong đó, ampe kế (có điện trở rất nhỏ) đo cường độ I của dòng điện chạy trong mạch điện kín, vôn kế (có điện trở rất lớn) đo hiệu điện thế mạch ngoài U N và biến trở cho phép thay đổi điện trở mạch ngoài.

– Thí nghiệm được tiến hành với mạch điện này cho các giá trị đo I và U N như bảng sau:

– Các giá trị đo này được biểu diễn bằng đồ thị sau:

II. Định luật ôm đối với toàn mạch

* Thiết lập định luật Ôm cho toàn mạch

– Tích của cường độ dòng điện và điện trở được gọi là độ giảm điện thế. Nên tích IR N còn được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.

– Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

* Biểu thức định luật Ôm cho toàn mạch:

– Trong đó:

I: Cường độ dòng điện của mạch kín (A)

E: Suất điện động (V)

R N: Điện trở ngoài (Ω)

r: Điện trở trong (Ω)

* Phát biểu định luật Ôm với toàn mạch:

– Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

– Lưu ý:

E = U N khi r = 0 hoặc mạch hở I=0.

– Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.

– Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn (max) và gây chập mạch điện dẫn đến nguyên nhận của nhiều vụ cháy (R N ≈ 0):

2. Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng

– Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: A = E.It

– Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch: Q = (R N + r)I 2 t

– Theo định luật bảo toàn năng lượng thì: A = Q ⇔ chúng tôi = (R N + r)I 2 t

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

– Công thức Hiệu suất của nguồn điện:

(A CI = Công có ích).

– Nếu mạch ngoài chỉ có điện trở R N:

IV. Bài tập vận dụng Định luật Ôm cho toàn mạch và định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng.

– Định luật ôm đối với toàn mạch đề cập tới loại mạch điện kín đơn giản nhất gồm nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r, mạch ngoài gồm các vật dẫn có điện trở tương đương R N

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

– Hệ thức biểu thị định luật Ôm đối với toàn mạch: hay

– Độ giảm điện thế trên một đoạn mạch là tích của cường độ dòng điện chạy trong mạch với điện trở của mạch: U N=I.R N

– Mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và các độ giảm điện thế của các đoạn mạch trong mạch điện kín:

– Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

◊ Hiện tượng đoản mạch xảy ta khi nối hai cực của một nguồn điện bằng một dây dẫn có điện trở rất nhỏ . Khi đó dòng điện trong mạch có cường độ rất lớn và có hại

◊ Biện pháp phòng tránh:

– Mỗi thiết bị điện cần sử dụng công tắc riêng;

– Tắt các thiết điện (rút phích cắm) ngay khi không còn sử dụng;

– Nên lắp cầu chì ở mỗi công tắc, nó có tác dụng ngắt mạch ngay khi cường độ dòng điện qua cầu chì quá lớn.

Trong mạch điện kín, hiệu điện thế mạch ngoài U N phụ thuộc như thế nào vào điện trở R N của mạch ngoài?

C. U N không phụ thuộc vào R N

D. U N lúc đầu giảm, sau đó tăng dần khi R N tăng dần từ 0 đến vô cùng.

◊ Chọn đáp án: A. U N tăng khi R N tăng

– Ta có:

– Như vậy, khi R N tăng thì giảm và U N tăng.

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch và suất điện động của nguồn điện.

b) Tính công suất mạch ngoài và công suất của nguồn điện khi đó.

a) Cường độ dòng điện trong mạch:

– Suất điện động của nguồn điện: ξ = I.RN + I.r = UN + I.r = 8,4 + 0,6.1 = 9(V).

b) Công suất mạch ngoài : Ρmạch = U.I = 8,4.0,6 = 5,04(W).

– Công suất của nguồn điện: Ρnguồn = ξ.I = 9.0,6 = 5,4(W).

a) Hãy chứng tỏ rằng bóng đèn khi đó gần như sáng bình thường và tính công suất tiêu thụ điện thực tế của bóng đèn khi đó.

b) Tính hiệu suất của nguồn điện trong trường hợp này.

a) Theo bài ra, bóng đèn có ghi 12V – 5W ⇒ hiệu điện thế định mức của bóng là U đm = 12V, công suất định mức của bóng là P đm = 5W.

⇒ Điện trở của bóng đèn là:

– Cường độ dòng điện định mức chạy qua bóng đèn là:

– Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn khi này: U = I.R = 0,4158.28,8 = 11,975(V).

– Giá trị này gần bằng hiệu điện thế định mức ghi trên bóng đèn, nên ta sẽ thấy đèn sáng gần như bình thường.

– Công suất tiêu thụ của bóng đèn khi này là: P = U.I = 11,975.0,4158 ≈ 4,98(W).

b) Hiệu suất của nguồn điện là: .100% .100% = 99,8%.

a) Tính công suất tiêu thụ điện của mỗi bóng đèn .

b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn thì bóng đèn còn lại sáng mạnh hơn hay yếu hơn so với trước đó.

a) Điện trở tương đương của hai bóng đèn:

– Cường độ dòng điện trong mạch:

– Vì hai đèn giống nhau mắc song song nên cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I đ1 = I đ2 = I/2 = 0,3(A).

b) Nếu tháo bỏ một bóng đèn (giả sử tháo bỏ đèn 2):

– Cường độ dòng điện trong mạch:

– Công suất tiêu thụ của bóng đèn 1: P đ1 = R đ1.I’ 2đ1 = 6.0,375 2 ≈ 0,84(W).

⇒ Đèn còn lại sẽ sáng hơn lúc trước.

Định luật bảo toàn khối lượng là gì?

1. Định nghĩa

Trong một phản ứng hóa học bất kỳ, tổng khối lượng các chất tạo thành từ phản ứng bằng khối lượng tất cả các chất tham gia phản ứng, chúng chỉ được chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác.

Hay còn được phát biểu là khối lượng trong một hệ cô lập không được tạo ra cũng như không bị phá hủy bởi các phản ứng hóa học hoặc biến đổi vật lý.

2. Điều kiện 

Chất phản ứng: Bất kỳ đơn chất hay hợp chất nào tham gia trực tiếp hay gián tiếp đều được tính là khối lượng chất tham gia phản ứng ban đầu.

Không thể tạo ra hoặc phá hủy khối lượng mới, nó chỉ đơn thuần là sắp xếp lại trật tự các đơn chất và hợp chất mới.

3. Công thức áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Với định luật này, chúng ta có thể xác định được khối lượng của các chất tham gia phản ứng và các chất tạo thành nếu biết tổng khối lượng phản ứng.

Công thức tổng quát

mA + mB + …+ MN = mA1 + mB1 + … + mN1

Trong đó:

mA, mB, mN: Khối lượng các chất tham gia phản ứng

mA1, mB1, mN1: Khối lượng các chất tạo thành phản ứng.

Nếu đề bài đã cho biết khối lượng 2 chất tham gia là A, B và khối lượng 1 chất tạo thành là D. Dựa theo định luật, ta có thể tính được khối lượng chất tạo thành còn lại là C bằng công thức:

Bài tập ví dụ áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Bài tập 1: Với 10g  canxi cacbonat (CaCO3 ) người ta có thể tạo ra 3,8 gam khí cacbonic (CO2 ) và x gam canxi oxit (CaO). Hãy viết phương trình phản ứng trên và tính khối lượng CaO được tạo thành

Đáp án:

Trong phản ứng trên có 1 chất tham gia và tạo thành 2 sản phẩm mới. 

Theo định luật ta có:

mCaCO3 = mCaO + mCO2 

Vậy khối lượng CaO tạo thành là 6,2g.

Đáp án

Áp dụng định luật ta có:

mNa2SO4 + mBaCl2 = mBaSO4 + mNaCl

Vậy khối lượng của BaCl2 đã tham gia phản ứng là 20,8g.

Kết luận: Đây là toàn bộ kiến thức cho câu hỏi định luật bảo toàn khối lượng là gì? Công thức tính và bài tập ví dụ minh họa chi tiết.