Định Luật Ohm Là Gì ? Công Thức, Cách Tính và Ứng dụng​ thực tế

Định luật ôm hay còn được gọi là định luật Ohm là một trong những định luật quan trọng nhất trong lĩnh vực vật lý điện. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở trong các mạch điện. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về định nghĩa, công thức, cách tính và ứng dụng của định luật ôm trong thực tế.

 

Định luật ohm là gì

Định luật Ohm là một định luật vật lý về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Nó được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Georg Simon Ohm, người đã phát hiện ra mối quan hệ giữa các yếu tố này vào năm 1827.

Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số. Điều này có nghĩa là khi giữ nguyên điện trở, cường độ dòng điện sẽ tăng theo tỷ lệ với hiệu điện thế và ngược lại.

Định luật Ohm được biểu diễn bằng công thức toán học sau:

V = I x R

Trong đó, V là điện áp trên vật dẫn (đơn vị volt), I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (đơn vị ampere) và R là điện trở (đơn vị ohm).

Công thức định luật Ohm

Công thức định luật Ohm là một phương trình đơn giản nhưng lại rất quan trọng trong lĩnh vực điện. Nó cho chúng ta biết mối quan hệ giữa các yếu tố cơ bản trong mạch điện và giúp chúng ta tính toán các thông số cần thiết để thiết kế và vận hành các mạch điện.

Để hiểu rõ hơn về công thức này, chúng ta sẽ cùng xem xét một ví dụ cụ thể.

Ví dụ cách tính định luật Ôm

Giả sử chúng ta có một mạch điện đơn giản gồm một nguồn điện có điện áp 12V và một bóng đèn có điện trở là 4 ohm. Chúng ta muốn tính toán cường độ dòng điện đi qua bóng đèn này.

Theo công thức định luật Ohm, ta có:

V = I x R

Thay các giá trị vào ta có:

12V = I x 4 ohm

Từ đó suy ra:

I = 12V / 4 ohm = 3A

Vậy cường độ dòng điện đi qua bóng đèn là 3A.

Bài 1. Dựa vào quy luật phụ thuộc nhiệt độ của điện trở suất của dây kim loại, tìm công thức xác định sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở R của một dây kim loại có độ dài l và tiết diện S. Giả thiết trong khoảng nhiệt độ ta xét, độ dài và tiết diện của dây kim loại không thay đổi.

Lời giải:

   + Ta có: ρ = ρ₀[1 + α(t – t₀)]

   + Vì coi chiều dài l và S là không đổi nên ta có:

   + Mà: 

Vậy: R = R₀[1 + α(t – t₀)]

Đồ thị định luật Ohm

Để hình dung rõ hơn về mối quan hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện và điện trở trong định luật Ohm, chúng ta có thể biểu diễn nó dưới dạng đồ thị.

Trong đồ thị này, trục hoành là điện áp (V), trục tung là cường độ dòng điện (I) và đường thẳng biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa hai yếu tố này khi điện trở được giữ nguyên.

Ứng dụng của định luật Ohm

Định luật Ohm có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, từ các thiết bị điện gia dụng cho đến các mạch điện phức tạp trong công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng cơ bản của định luật Ohm.

Thí nghiệm về định luật Ohm

Để chứng minh định luật Ohm, ta có thể tiến hành một thí nghiệm đơn giản như sau:

• Chuẩn bị một nguồn điện có điện áp và cường độ dòng điện có thể điều chỉnh được.
• Kết nối nguồn điện với một bóng đèn và một máy đo điện trở.
• Điều chỉnh cường độ dòng điện và ghi lại các giá trị điện áp và điện trở tương ứng.
• Vẽ đồ thị với trục hoành là điện áp, trục tung là điện trở và quan sát xem liệu có mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa hai yếu tố này hay không.

Kết quả của thí nghiệm này sẽ cho thấy rằng định luật Ohm là đúng và mối quan hệ giữa điện áp và điện trở là tỷ lệ thuận.

Điện trở không ôm

Điện trở không ôm là một khái niệm quan trọng trong định luật Ohm. Nó có nghĩa là khi điện trở được giữ nguyên, cường độ dòng điện sẽ tăng theo tỷ lệ với hiệu điện thế và ngược lại. Điều này chỉ đúng khi điện trở không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như nhiệt độ hay áp suất.

Điện trở suất

Điện trở suất là một khái niệm liên quan đến định luật Ohm. Nó cho biết mối quan hệ giữa điện trở và kích thước của vật dẫn điện. Theo định luật Ohm, điện trở suất là một hằng số và phụ thuộc vào chất liệu của vật dẫn điện.

Định luật 

 

Định luật Kirchhoff là một định luật quan trọng khác trong lĩnh vực mạch điện. Nó cho biết tổng cường độ dòng điện vào một nút trong mạch bằng tổng cường độ dòng điện ra khỏi nút đó. Định luật Kirchhoff cũng được áp dụng trong việc tính toán các mạch điện phức tạp.

Mạch điện nối tiếp và mạch điện song song

Định luật Ohm cũng có ứng dụng trong việc tính toán các mạch điện nối tiếp và mạch điện song song. Trong mạch điện nối tiếp, cường độ dòng điện sẽ giảm khi đi qua các thành phần của mạch, theo tỷ lệ với điện trở của từng thành phần. Trong mạch điện song song, cường độ dòng điện sẽ chia đều giữa các nhánh của mạch, tuy nhiên tổng cường độ dòng điện ra khỏi nguồn vẫn bằng tổng cường độ dòng điện vào mạch.

Điện trở phụ thuộc nhiệt độ

 

Một số vật liệu dẫn điện có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, làm thay đổi điện trở của chúng. Điều này cũng ảnh hưởng đến định luật Ohm, khiến cho điện trở không còn là một hằng số nữa. Tuy nhiên, với các vật liệu bán dẫn, ta có thể sử dụng định luật Ohm để tính toán điện trở phụ thuộc nhiệt độ và áp dụng trong các thiết bị điện tử.

Vật liệu bán dẫn và lý thuyết mạch điện

Vật liệu bán dẫn là những vật liệu có khả năng dẫn điện tốt hơn so với các vật liệu thông thường. Chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ điện tử và cũng là một phần quan trọng của lý thuyết mạch điện. Lý thuyết mạch điện là một lĩnh vực nghiên cứu về các mạch điện, từ các mạch đơn giản cho đến các mạch phức tạp, nhằm hiểu rõ hơn về cách hoạt động và tính toán các thông số của chúng.

Kết luận

Định luật Ohm là một định luật quan trọng và có ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện và điện trở trong các mạch điện. Bài viết này đã giới thiệu về định luật Ohm, công thức và cách tính, cũng như các ứng dụng của nó trong thực tế. Hy vọng nó sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về định luật này và áp dụng vào thực tế một cách hiệu quả.