Table of Contents
1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch nối tiếp
+= = + = +
+ Theo định luật Ohm, ta có:
Mà = nên hay
Trong đó:
: cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB [đơn vị A],: cường độ dòng điện qua điện trở , [đơn vị A] hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB [đơn vị V], : hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở , [đơn vị V]
, : giá trị các điện trở [đơn vị Ω]
2. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp
Điện trở tương đương [, đơn vị Ω] của đoạn mạch gồm nhiều điện trở là một điện trở thay thế cho các điện trở đó, sao cho với cùng một hiệu điện thế thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch vẫn có giá trị như cũ.
Ta có:
+ = =
+ = + = +
Mà = nên IR = +
Vậy: = +
Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì = nR với R là giá trị mỗi điện trở.
II. Đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song
1. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch song song
+ = + + = =
+ Theo định luật Ohm, ta có:
Mà = nên = hay
2. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song
Ta có: + = + = +
+ = =
Mà I= nên
Vậy: hay
Nếu đoạn mạch gồm n điện trở giống nhau mắc song song thì = với R là giá trị mỗi điện trở.
B. Bài tập vận dụng điện trở mắc nối tiếp - điện trở mắc song song
Bài 1: Hai điện trở , và ampe kế có điện trở không đáng kể được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A và B. Cho = 5 Ω, = 10 Ω, ampe kế chỉ 0,2 A.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện.
b. Tính điện trở tương đương của cả đoạn mạch.
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở , .
Hướng dẫn:
a.
b. Vì nối tiếp nên = + = 15 Ω.
c. Vì nối tiếp nên = = = = 0,2 A+ = = 3 V+ = = 1 V
+ = = 2 V
Bài 2: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết = 5 Ω, = 20 Ω, ampe kế chỉ 0,6 A. Bỏ qua điện trở của các ampe kế.
a. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch.
b. Tính cường độ dòng điện ở mạch chính và cường độ dòng điện qua điện trở .
Hướng dẫn:
a. Ta có = = 0,6 A
Theo định Ohm:
Vì song song nên = = = 3 V
b. Vì song song nên = 4 Ω+ = 0,75 A
+ = 0,15 A
Bài 3: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết = = 6 Ω, = 4 Ω.
a. Tính điện trở tương đương của toàn mạch.
b. Biết = 14 V. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
c. Tháo khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.
Hướng dẫn:
a. Vì song song và = = 6 Ω nên = 3 Ω
Vì nối tiếp nên = + = 7 Ω
b. Theo định luật Ohm: = 2 A
Vì nối tiếp nên I = = = 2 A
Theo định luật Ohm:
Vì song song nên:+ = = = 6 V+
c. Tháo khỏi đoạn mạch điện rồi dùng dây dẫn nối B và C thì đoạn mạch gồm song song .
Vì song song nên:
+ = = = 14 V không đổi.+
Bài 4: Cho nối tiếp sau đó mắc song song và một ampe kế mắc nối tiếp với . Biết = = = 3 Ω. Biết điện trở của ampe kế không đáng kể.
a. Vẽ sơ đồ mạch điện.
b. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
c. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch khi ampe kế chỉ 1 A.
Hướng dẫn:
a.
b. Vì nối tiếp và = = 3 Ω nên = 2 = 6 Ω.
Vì song song nên = 2 Ω
c. Ta có: = = 1 A
Theo định luật Ohm:
Vì song song nên = = = 3 V
Bài 5: Cho sơ đồ mạch điện như hình bên dưới, biết = 25 Ω . Khi khóa K đóng ampe kế chỉ 4 A còn khi khóa K mở thì ampe kế chỉ 2,5 A. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và điện trở ? Bỏ qua điện trở của ampe kế.
Hướng dẫn:
Khi khóa K đóng, đoạn mạch chỉ có điện trở .
Ta có: = = 4 A
Theo định luật Ohm:
Khi khóa K mở, đoạn mạch chỉ gồm điện trở nối tiếp .
Theo định luật Ohm: Ω.
Mà = + nên = 15 Ω.
Người biên soạn: Giáo viên. Phù Thị Tiến [Tổ Vật lí - Công nghệ]
Trường TH - THCS - THPT Lê Thánh Tông
Điện trở được ghép nối với nhau thường ghép nối tiếp hoặc song song. Khi đó chúng sẽ tạo ra một tổng trở, tổng trở này có thể được tính toán khi sử dụng một trong hai công thức tính.
Điện trở mắc nối tiếp
Khi kết nối một dãy các điện trở nối tiếp, giá trị tổng trở sẽ tăng lên. Ví dụ, nếu bạn cần có một điện trở 12.33kΩ, bạn tìm một số điện trở có các giá trị phổ biến hơn như 12kΩ và 330Ω, và mắc nối tiếp chúng với nhau.
Điện trở song song
Xác định tổng trở của điện trở song song không phải là khá dễ dàng như vậy. Tổng trở của N điện trở song song là nghịch đảo của tổng của tất cả các điện trở.
Điện trở mắc song song
Một số ứng dụng của điện trở:
Hạn dòng
Một ứng dụng chính của điện trở là một giới hạn dòng điện. Ví dụ, điện trở là chìa khóa trong việc bảo đảm đèn LED không bị hỏng khi bật nguồn điện. Bằng cách kết nối một điện trở nối tiếp với một đèn LED, dòng dịch chuyển qua hai thành phần có thể được giới hạn trong một giá trị an toàn.
Để tính toán giá trị của điện trở hạn dòng, hai điều quan trọng cần được xem xét, đó là điện áp chuyển tiếp điển hình [VF], và dòng điện chuyển tiếp tối đa [IF]. Các điện áp chuyển tiếp điển hình là điện áp cần thiết để làm cho đèn LED sáng lên, và nó thay đổi [thường là khoảng từ 1.7V và 3.4V] tùy thuộc vào màu sắc của đèn LED. Dòng điện chuyển tiếp tối đa thường là khoảng 20mA cho đèn LED cơ bản; tiếp tục chạy qua các đèn LED nên luôn bằng hoặc thấp hơn so với dòng điện hiện hành. Một khi bạn đã nhận được các giá trị của VF và IF, kích thước của điện trở hạn dòng có thể được tính theo công thức:
R = [Vs – VF] / IF
Trong đó, Vs là điện áp cung cấp. Đối với trường hợp của chúng ta sử dụng nguồn 5V và điện áp nuôi LED là 1,8 V. Giá trị của dòng điện qua điện trở là 10mA:
R = [5-1,8] / 10 = 320 ohm
Ký hiệu điện trở trong mạch điện
Bộ chia điện áp
Một bộ chia điện áp là một mạch điện trở mà biến một điện áp lớn thành một điện áp nhỏ hơn. Chỉ sử dụng hai điện trở nối tiếp, một điện áp đầu ra có thể được tạo ra, đó là một phần của điện áp đầu vào và phụ thuộc vào tỷ lệ của hai điện trở.
Trong mạch ở dưới, hai điện trở R1 và R2 được mắc nối tiếp và một nguồn điện áp [Vin] được kết nối giữa chúng. Các điện áp từ Vout với GND có thể được tính như sau:
Vout = Vin x R2 / [R1 + R2]
Ví dụ, nếu R1 là 1.7kΩ và R2 được 3.3kΩ, một điện áp đầu vào 5V có thể được biến thành 3.3V tại đầu ra Vout.
Bộ phân chia điện áp rất tiện dụng cho việc đọc các cảm biến điện trở, giống như tế bào quang điện, cảm biến flex, và các điện trở nhạy cảm. Một nửa của bộ chia điện áp là cảm biến, và một nửa là một điện trở tĩnh. Điện áp đầu ra giữa hai thành phần được kết nối với một bộ biến đổi tương tự-số ADC[ analog-to-digital converter] trên một vi điều khiển [MCU] để đọc các giá trị của cảm biến.
Điện trở kéo lên [Pull-up Resistors]
Một điện trở kéo lên được sử dụng khi bạn cần phải tạo độ chênh lệch điện áp tại chân đầu vào của một vi điều khiển tới một trạng thái có thể phân biệt được. Một đầu của điện trở được kết nối với chân input của MCU, và đầu kia được kết nối với +Vcc [thường là 5V hoặc 3.3V].
Nếu không có một điện trở kéo lên, đầu vào trên MCU có thể được xem như là chân nổi [floating]. Không có đảm bảo rằng một “chân nổi-floating pin” là mức cao [5V] hay mức thấp [0V].
Điện trở kéo lên thường được sử dụng khi giao tiếp với một nút ấn hoặc công tắc đầu vào. Các điện trở kéo lên sẽ tạo độ chênh lệch điện áp [mức cao] ở chân đầu vào khi công tắc được mở. Và nó sẽ bảo vệ [không làm gián đoạn trạng thái của chân input] mạch trong khoảng thời gian ngắn trước khi công tắc đóng.
Trong mạch trên, khi công tắc được mở, chân đầu vào của MCU được kết nối thông qua điện trở đến +Vcc 5V. Khi công tắc đóng, chân đầu vào được kết nối trực tiếp với GND.
Giá trị độ lớn của một điện trở kéo lên thường không quá quan trọng. Nhưng nó phải đủ lớn nhưng cũng không được tiêu tốn quá nhiều nguồn của +Vcc 5V qua nó. Thông thường giá trị tốt nhất của nó là khoảng 10kΩ.