Điện trở là gì? Nguyên lý, công thức, ứng dụng & cách mắc điện

Điện trở là gì?

Điện trở tên tiếng anh resisstor là linh kiện điện tử có vai trò làm giảm dòng điện trong mạch (hay giảm cường độ dòng điện), điều chỉnh mức độ tín hiệu, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện chủ động. Thiết bị có 2 tiếp điểm thường lắp đặt trong các mạch điện, động cơ, linh kiện, được cấu tạo với các bộ phận và có nhiều hình dạng khác nhau.

Công dụng của điện trở là

Trong thực tế, điện trở là linh kiện đóng vai trò quan trọng, được sử dụng trong các hệ thống điện khác nhau với các công dụng như:

• Hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch
• Điều chỉnh mức độ tín hiệu
• Dùng để chia điện áp
• Kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện
• Có khả năng chuyển điện năng sang nhiệt năng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện.

Ký hiệu và hình dáng của điện trở

Điện trở có hình dáng và kí hiệu riêng biệt giúp con người có thể nhận biết chúng dễ dàng trong vô vàn loại linh kiện, thiết bị điện khác trên thị trường.

Ký hiệu

Điện trở trong các thiết kế hay các bản vẽ mạch điện được quy định ký hiệu rõ ràng giúp độc mạch điện nhanh chóng, hỗ trợ quá trình sửa chữa, lắp đặt, bảo trì thiết bị dễ dàng. Hiện nay người ta thường sử dụng 2 ký hiệu này để biểu diễn điện trở trong mạch điện:

Ký hiệu điện trở

Hình dáng

Điện trở có kích thước nhỏ gọn, hình trụ với các vạch màu có ký hiệu. Dưới đây là hình ảnh điện trở trên thực tế:

Hình dáng điện trở

Đơn vị đo

Người ta sử dụng đơn vị đo điện trở là Ohm (= V/A -vôn/ampa) theo hệ đo lường quốc tế SI. Quy đổi các đơn vị này như sau:

• 1 mΩ (miliohm) = 10-3 Ω = 10-6 kΩ (megaohm)

Công thức tính điện trở

Thông thường trong điều kiện mạch lý tưởng, điện trở suất dây dẫn không đáng kể, ta tính được điện trở thông qua công thức sau:

R = U/I

Trong đó:

• U: Điện áp (V)
• I: Cường độ dòng điện (I)
• R: Điện trở (Ω)

Bên cạnh đó, ta có công thức tính điện trở suất của dân dẫn thông qua công thức sau:

R = ρ.L / S

Trong đó:

• ρ:  Điện trở xuất của vật liệu dây dẫn
• L: Chiều dài dây dẫn
• S: Tiết diện dây dẫn
• R: Điện trở

Các loại điện trở

Điện trở ngày nay được các đơn vị sản xuất với nhiều đặc điểm và công dụng khác nhau  đứng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực giúp tăng tính ổn định cho hệ thống điện. Dựa vào các tiêu chí mà điện trở được phân ra thành nhiều loại khác nhau:

Thông thường

• Điện trở thường: Điện trở công suất nhỏ từ 0.125 – 0.5W
• Điện trở công suất: Điện trở có công suất lớn từ 1 – 10W
• Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Điện trở có vỏ bọc sứ, khi hoạt động tỏa nhiệt, thường gọi là điện trở công suất

Theo tính chất

• Điện trở tuyến tính: Điện trở có kháng trở không đổi khi điện áp trong mạch thay đổi, các đặc tính U-I của điện trở như là 1 đường tuyến tính (đường thẳng)
• Điện trở phi tuyến tính: Loại điện trở trong đó dòng điện đi qua không xác định tỉ lệ thuận với sự chênh lệch điện áp, các đặc tính U -I không tuân theo định luật Ohm

Theo giá trị điện trở

• Điện trở cố định

• • Điện trở làm bằng trì
  • Điện trở hợp chất các cacbon: Cấu tạo gồm ống điện trở với dây chì hoặc tấm kim loại được nhúng bên trong, vỏ ngoài được sơn hay sử dụng chát liệu nhựa

• Biến trở hoặc chiết áp: Đây được tính là loại điện trở có giá trị điện trở suất có thể thay đổi được trong quá trình sử dụng. Chúng thường cấu tạo có 1 trục xoay hoặc di chuyển bằng tay hoặc một que điều khiển bằng vít để thay đổi độ giãn nở trong 1 khoảng có định.

Các loại điện trở

Chức năng của điện trở

• Điện trở chính xác: Loại điện trở có giá trị điện dung sai hấp, các điện trở đi với 1 giá trị được đưa ra như là một tỷ lệ phần trăm, giá trị dung sai cho biết thông số thực gần với giá trị danh nghĩa.
• Điện trở nóng chảy (Fusible Resistor): Điện trở dây quấn khi công suất điện đi qua vượt mức cho phép sẽ bị nung hỏng. Chúng được phục vụ chắc năng kép với chức năng như 1 cầu chì làm hở mạch khi có điện áp quá cao hay là điện trở thông thường
• Điện trở nhiệt (Thermistor): Nhạy cram với nhiệt, giá trị điện trở suất thay đổi theo từng mức nhiệt độ hoạt động. Điện trở nhiệt có khả năng tự làm nóng nên các thiết bị tự thay đổi trở kháng theo các thay đỏi dòng điện. Loại điện trở này được chia thành 2 loại là hệ số nhiệt độ dương và âm.
• Điện trở quang (Photoresistors): Giá trị điện trở thay đổi theo ánh sáng chiều vào bề mặt, chúng có thể thay đổi trong các môi trường tối hoắc ánh sáng cực mạnh.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý của điện trở hoạt động dựa trên định luật Ohm, cụ thể: Điện áp U đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện I và tỉ lệ này là một hằng số R. Công thức như sau:

U= I.R

VD: Giả sử ta có điện trở 30 Ohm đặt trong điện áp 1 chiều 12V thì cường độ dòng điện trong mạch lúc này được áp dụng theo công thức trên như sau: 12/30 = 0.4A

Các mã màu của điện trở

Điện trở là linh kiện kích thước nhỏ vì vậy, chúng không được ghi các thông số kỹ thuật cụ thể và rõ ràng như các thiết bị khác. Vì vậy để giúp việc đọc thông số điện trở và lựa chọn thiết bị dễ dàng, người ta quy định chúng bằng các vạch màu trên thân. Vậy cách đọc mã màu này như thế nào? AME Group xin hướng dẫn bạn thông tin chi tiết trong bài viết dưới đây nhé!

Để phân biệt được chiều dải màu bạn nhận biết như sau: vạch màu đầu tiên sẽ nằm sát với cạnh nhất, vạch cuối cùng sẽ cách xa phần cạnh hơn 1 chủ. Thực hiện quan sát màu sắc, các dải màu được quy đổi theo số riêng trong bảng sau, bạn cần dựa vào đây để có thể quy đổi giá trị vạch màu dễ dàng:

Các mã màu của điện trở

Đọc điện trở 4 dải màu

• Vạch màu 1: Giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
• Vạch màu 2: Giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
• Vạch màu 3: Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
• Vòng 4: Sai số của điện trở, thường có màu nhũ vàng hoặc nhũ bạc, khi đọc giá trị điện trở ta bỏ qua vòng này.

⇒ R = (vạch 1)(vạch 2) x 10vạch số 3

Ví dụ: Điện trở 4 vạch màu có các vạch lần lượt vàng, tím, đen, nhũ vàng tương ứng với các số giá trị là 4, 7, 0 thì giá trị điện trở là: R =47x 100 = 47 (Ω)

Đọc điện trở 5 vạch màu

• Vạch màu 1: Giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
• Vạch màu 2: Giá trị hàng trục trong giá trị điện trở
• Vạch màu 3: Giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
• Vòng 4: Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
• Vòng 5: Sai số của điện trở, thường có màu nhũ vàng hoặc nhũ bạc, khi đọc giá trị điện trở ta bỏ qua vòng này.

R = (vạch 1)(vạch 2)(vạch 3) x 10(mũ vạch 4) + vạch 5

Ví dụ: Điện trở 5 vạch màu có các vạch lần lượt xanh, vàng, đỏ, nâu, nâu ứng với các chữ số là 6, 4, 2, 1, 1 thì giá trị điện trở là: R =642x 101± 1%= 6420±1%

Cách mắc điện trở

Thông thường điện trở có 2 cách mắc khác nhau là mắc song song và mắc nối tiếp. Với mỗi cách mắc, ta sẽ có công thức tính tổng điện trở trong mạch khác nhau. Cụ thể:

Mắc nối tiếp

Sơ đồ điện trở mắc nối tiếp như sau:

Mắc nối tiếp điện trở

Theo cách mắc này ta có:

• Điện trở mạch bằng tổng các điện trở phần tử

Rtổng = R 1 + R 2 + R 3 + …

• Giá trị dình điện qua các điện trở nối tiếp bằng nhau:

I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 )

Mắc song song

Sơ đồ điện trở mắc song song:

Mắc song song điện trở

Nếu mắc điện trở song song ta có:

•  Điện trở trong mạch bằng tổng nghịch đảo các điện  trở phần tử

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

• Dòng điện chạy qua điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở

I1 = ( U / R1) , I2 = ( U / R2) , I3 =( U / R3 )

Công thức tính nhanh với:

• 2 điện trở mắc song song: R12 = (R1.R2.)/(R1. + R2)
• 3 điện trở mắc song song: R123 = (R1.R2.R3)/(R1.R2 + R2.R3 + R3.R1)

Các ứng dụng của điện trở trong cuộc sống

Điện trở có tính ứng dụng cao trong cuộc sống, được ứng dụng linh hoạt trong các trường hợp khác nhau, tùy chỉnh theo ý muốn của người sử dụng. Cụ thể các ứng dụng như sau:

• Điều chỉnh dòng điện qua tải cho phù hợp, ví dụ nguồn điện 12V, bóng đèn dùng nguồn điện 9V thì cần dùng điện trở để giảm xuống mức điện áp phù hợp với đèn
• Lắp đặt vào trong phần phân áp để có được điện áp theo ý muốn từ điện áp cho trước.
• Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động
• Sử dụng để tạo vào các mạch tạo dao động R C
• Dùng điện trở để tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng riêng khác nhau
• Làm sụt áp mạch khi mắc nối tiếp

Ứng dụng của điện trở trong cuộc sống

Như vậy, trên đây là các vấn đề chính xoay quanh điện trở – loại linh kiện điện được ứng dụng đa dạng trong đời sống. Hy vọng với hướng dẫn đọc vạch màu điện trở AME Group cung cấp ở trên sẽ giúp bạn lựa chọn được sản phẩm phù hợp và nhanh chóng nhất nhé!