Điện trở là gì? Cấu tạo – Ứng dụng của điện trở có trong mạch điện

Ngày đăng: 05/10/2024

z5899302953923_77cb0a4853c3f815cb5fb1ce6934b5e7

Điện trở là một trong những linh kiện cơ bản và quan trọng trong các mạch điện tử và điện. Chúng không chỉ giúp điều chỉnh dòng điện, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các thành phần khác của mạch điện trước các sự cố như quá dòng hay quá tải. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về khái niệm, cấu tạo và các ứng dụng của điện trở trong đời sống và công nghiệp.

Điện trở là gì?

Điện trở (Resistor) là một linh kiện thụ động có khả năng cản trở dòng điện chạy qua nó. Đặc tính chính của điện trở là giá trị điện trở (Resistance), được đo bằng đơn vị Ohm (Ω). Điện trở càng lớn thì khả năng cản trở dòng điện càng cao. Định luật Ohm, do nhà khoa học Georg Simon Ohm phát hiện, là nền tảng để xác định mối quan hệ giữa điện áp (V), dòng điện (I), và điện trở (R) trong một mạch điện.

Điện trở trong mạch điện không chỉ đơn thuần là kiểm soát dòng điện mà còn giúp hạn chế các biến cố nguy hiểm và tối ưu hóa hoạt động của mạch điện.

Công thức tính điện trở là gì ?

Không biết các bạn nào nhớ về định nghĩa của “Định Luật Ohms” mà chúng ta đã từng học ở cấp 2 không nhỉ?

“Cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó và tỉ lệ nghịch với điện trở của vật dẫn” – Định luật Ohms.

I = U/R

Trong đó: I là cường độ dòng điện ký hiệu là (A).

U là hiệu điện thế chạy trong mạch (V).

R là điện trở của vật dẫn (Ω).

Vậy để tính toán được giá trị của điện trở trong đó thì chỉ cần đổi lại như sau:

R = U/I

Ngoài ra, còn có một số mạch điện sẽ có cách tính điện trở riêng. Ví dụ điển hình nhất đó là mạch điện có điện trở nối tiếp và mạch điện có điện trở nối song song. Đây là hai dạng mạch cơ bản nhất mà bất kỳ một bài toán khó nào cũng phải đưa về hai loại này.

Cấu tạo của điện trở

Thành phần cấu nên một con điện trở là gồm nhiều thành phần vật liệu chung lại với nhau. Nhưng cơ bản sẽ là hỗn hợp của các loại chất dưới đây.

Hỗn hợp Carbon: Các vật liệu Carbon được trộn kết dính lại với nhau. Giá trị điện trở của loại này thường từ 5 (Ω) đến 10 (MΩ). Tuy nhiên, cách tạo nên điện trở này sẽ làm giảm độ chính xác cho nó (lến đến 10%). Thêm vào đó, hệ số điện trở của loại điện trở này tương đối cao và gây ra tiếng ồn trong các mạch điện nhạy cảm. Nhưng mà lại có ưu điểm đó là dùng để chịu tải tốt và có độ tự cảm thấp.

Được tổng hợp từ những lá kim loại gắn kết liền kề với nhau. Loại lá để cấu tạo nên điện trở này được làm từ những tấm sứ mỏng dính liền kề nhau. Cứ như vậy sẽ cho ra được giá trị điện trở mong muốn. Ưu điểm của loại điện trở này giúp làm tăng sự ổn định và chính xác. Tên gọi tiếng anh của loại này là “Bulk metal foil”

Còn một dạng điện trở khác được làm bằng gốm hoặc làm bằng sợi thủy tinh. Sau đó được tráng men thủy tinh hoặc xi măng. Nó sẽ được gắn trong một lớp vỏ nhôm có thể kẹp vào bộ tản nhiệt…Tên tiếng anh loại này gọi là Power wirewound.

Ngoài ra còn một số loại được làm bằng từ miếng kim loại, miếng carbon…

Cách đổi đơn vị điện trở

Đơn vị điện trở là gì? Hay ký hiệu đơn vị điện trở là gì? Cùng với đó là một số câu hỏi liên quan đến sự đổi đơn vị trong điện trở. Phần giải thích dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc này.

Trước hết, ký hiệu đơn vị điện trở là Ω – một ký hiệu từ Hy lạp. Thế nên việc đổi đơn vị của điện trở sẽ dễ dàng hơn bất cứ đơn vị nào khác. Các bạn chỉ cần nhờ sơ qua một lần là sẽ nhớ được cách đổi đơn vị của loại linh kiện điện trở này.

Việc chuyển đổi qua lại giữa đơn vị điện trở chủ yếu là Megaohms – Kilohms và Ohms. Các bạn phải hiểu rằng, mình đưa ra cách đọc giá trị điện trở phía trên là bởi vì có những loại điện trở có giá trị lên đến Megaohms.

Thật là một điều vô lý khi bạn có thể đọc được giá trị điện trở nhưng lại đãng trí cách đổi điện trở. Nhưng mà việc đổi đơn vị này cũng không có gì phức tạp, các bạn quan sát hình ảnh minh họa và ví dụ mình viết dưới đây để hiểu thêm nhé.

1MΩ = 1000 KΩ = 1 000 000 (Ω)
1 Ω = 10-3 K Ω = 10-6 M Ω.

Ứng dụng của điện trở trong mạch điện

Điện trở được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ các thiết bị điện tử gia đình đến hệ thống công nghiệp và viễn thông. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của điện trở trong mạch điện:

Điều chỉnh dòng điện

Điện trở thường được sử dụng để hạn chế dòng điện chạy qua một linh kiện cụ thể trong mạch điện, giúp điều chỉnh dòng điện sao cho phù hợp với yêu cầu của các linh kiện như diode, LED, hoặc bóng bán dẫn. Ví dụ, khi bạn sử dụng đèn LED, nếu không có điện trở hạn chế dòng, đèn sẽ cháy ngay lập tức do dòng điện quá lớn.

Chia điện áp

Điện trở được dùng trong mạch điện chia điện áp (Voltage Divider), giúp tạo ra các mức điện áp khác nhau từ một nguồn điện duy nhất. Đây là ứng dụng quan trọng trong việc cung cấp điện áp ổn định cho các vi mạch và cảm biến trong mạch điện.

Khuếch đại và lọc tín hiệu

Trong các mạch âm thanh hoặc radio, điện trở đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch đại hoặc lọc tín hiệu. Các mạch khuếch đại sử dụng điện trở để điều chỉnh độ lợi (gain), trong khi các mạch lọc tín hiệu sử dụng điện trở kết hợp với tụ điện để loại bỏ các tần số không mong muốn.

Bảo vệ mạch

Điện trở có thể được dùng như một thành phần bảo vệ, giúp ngăn chặn quá dòng, quá áp trong mạch điện. Trong nhiều trường hợp, điện trở được tích hợp vào các thiết bị như cầu chì, giúp ngắt mạch khi có sự cố xảy ra, bảo vệ các linh kiện khác khỏi bị hư hỏng.

Điện trở nhiệt trong cảm biến nhiệt độ

Điện trở nhiệt (thermistor) là một loại điện trở đặc biệt có giá trị thay đổi theo nhiệt độ. Loại điện trở này được sử dụng trong các cảm biến nhiệt độ để đo và kiểm soát nhiệt độ trong các hệ thống tự động hóa, như điều hòa không khí, tủ lạnh, hoặc hệ thống sưởi.

Tạm kết

Điện trở là một thành phần không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống mạch điện nào. Với khả năng điều chỉnh và bảo vệ dòng điện, điện trở giúp đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của các thiết bị điện tử. Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của điện trở sẽ giúp bạn tối ưu hóa thiết kế mạch điện và đảm bảo sự an toàn trong sử dụng điện.

Việc sử dụng điện trở không chỉ giới hạn ở các mạch điện cơ bản mà còn mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác như viễn thông, điện tử tiêu dùng và hệ thống tự động hóa. Hy vọng bài viết này giúp bạn có cái nhìn tổng quan và rõ ràng hơn về điện trở và vai trò của nó trong đời sống hiện đại.