Định luật Ôm là gì

1. Định luật Ôm 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. Nội dung của định luật cho rằng 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, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:

Trong đó:

+ I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A).

+ U là điện áp trên vật dẫn (V)

+ R là điện trở (ôm).

– Trong định luật Ohm, điện trở R sẽ không phụ thuộc vào cường độ dòng điện, như vậy R là 1 hằng số.

2. Tại sao lại gọi là định luật ôm, Ohm ?

Định luật Ohm được đặt tên theo nhà vật lý học người Đức, Georg Ohm, được phát hành trên một bài báo năm 1827, mô tả các phép đo điện áp và cường độ dòng điện qua một mạch điện đơn giản gồm nhiều dây có độ dài khác nhau, Ông trình bày một phương trình phức tạp hơn một chút so với trên để giải thích kết quả thực nghiệm của mình (xem phần Lịch sử dưới đây). Phương trình trên là dạng hiện đại của định luật Ohm.

3. Công thức định luật ôm toàn mạch

Định luật Ôm đối với toàn mạch

Công thức tính định luật ôm cho toàn mạch:

Trong đó: 

• E: là suất điện đông của nguồn ( đơn vị là V )
• r: là điện trở trong của nguồn điện
• Rn: là điện trở tương đương của mạch ngoài

Hiện tượng đoản mạch

Hiện tượng đoản mạch: xảy ra khi nối 2 cực của nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua có cường độ lớn và có hại.

Trong đó: 

• I: là cường độ dòng điện đi qua vặt dẫn ( đơn vị là A )
• U: là điện áp trên vật dẫn ( đơn vị là U )
• R: là điện trở ( Công thức là Ôm Ω )

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

Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: A = E.I.t        (**)

Nhiệt lượng toả ra trên toàn mạch: Q = (RN + r) x I² x t      (***)

Theo định luật bảo toàn năng lượng thì A = Q, do đó từ (**) và (***) ta suy ra

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

Hiệu suất nguồn điện

5. Bài tập định luật Ôm

Bài 1: Cho mạch điện như hình dưới, thông số như sau: R₁=10 Ω,R₂=15 Ω,R₃=6 Ω R₄=3 Ω,nguồn có suất điện động = 20V, điện trở r =1, ampe kế điện trở trong không đáng kể. 

a) Hãy cho biết chiều của dòng điện qua ampe kế và số chỉ của ampe kế là bao nhiêu

b) Thay ampe kế bằng một vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Hãy xác định số chỉ của vôn kế khi đó là bao nhiêu?

Đáp án: IA=0.59 A, dòng điện chạy từ C đến D, Vôn kế chỉ 3.67 V

Bài 2: Cho mạch điện (hình vẽ dưới), với R₁= 3 Ω,R₂ = 7 Ω,R₃ = 6 Ω R₄ = 9 Ω, nguồn có suất điện động =14V,điện trở trong r =1 Ω

a) Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch chính và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở

b) Hiệu điện thế UAB và UMN

c) Công suất tỏa nhiệt trên các điện trở

d) Hiệu suất của nguồn điện

Đáp án: I=2A, I1=I2=1.2A, I3=I4=0.8A, UAB=12V, UMN=1,2V

Bài 3: Cho mạch điện (hình vẽ dưới),các nguồn giống nhau mỗi nguồn có suất điện động = 3 V,điện trở trong r = 0.25 Ω,trên đèn có ghi 6V-6W, điện trở R₁= 4 Ω,R₂ = 5 Ω,R₃ = 5 Ω,R₄ = 4 Ω,

a) Hãy cho biết đèn sẽ sáng như thế nào?

b) Để đèn sáng bình thường thì ta cần phải thay điên trở R1 bằng một điện trở R’ có giá trị là bao nhiêu?

Đáp án: đèn sáng yếu, R’=1.5 Ω

Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình bên dưới. Cho biết: R₁ = 8W;  R₂ = R₃ = 12W; R₄ là một biến trở. Đặt vào hai đầu A, B của mạch điện một hiệu điện thế U_AB = 66V.

a) Mắc vào hai điểm E và F của mạch một ampe kế có điện trở nhỏ không đáng kể và điều chỉnh biến trở R₄ = 28W.

b) Tìm số chỉ của ampe kế và chiều của dòng điện qua ampe kế.

c) Thay ampe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn.

• Tìm số chỉ của vôn kế. Cho biết cực dương của vôn kế mắc vào điểm nào?
• Điều chỉnh biến trở cho đến khi vôn kế chỉ 0. Tìm hệ thức giữa các điện trở R₁, R₂, R₃ và R₄ khi đó và tính R₄.

Đáp án: IA=0.5A, dòng điện chạy từ F đến E, vôn kế chỉ 6.6V, mắc cực dương  vôn kế vào điểm E, R₄=18W

Bài 5: Cho mạch điện (hình vẽ dưới), nguồn giống nhau, mỗi nguồn suất điện động = 6 V,điện trở trong có r =3 Ω, điện trở R₁= 6 Ω,R₂ =3 Ω,R₃ =17 Ω,R₄ = 4 Ω,R₅ = 6 Ω, R₆ =10 Ω R₇ = 5 Ω

a) Xác định suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

b) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính

c) Nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài sau 1 phút

d) Công suất tỏa nhiệt trên các điện trở

e) Hiệu suất của nguồn điện

f) Công của dòng điện sản ra sau 1 phút

Đáp án: 30V, 5W, 1500J, A_ng = 1800J, H = 83.3% 

Bài 6: cho mạch điện (hình vẽ dưới). Với thông số R₁=16W,R₂=24W,R₃=10W,R₄=30W.Cường độ dòng điện qua R₄ là 0,5A Tụ điện điện dung C1=5mF,điện trở Ampe kế rất nhỏ và điện trở vôn kế rất lớn,suất điện động của nguồn 22V. Yêu cầu tính:

a) Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch

b) Điện tích tụ điện

c) Số chỉ vôn kế, Ampe kế

d) Điện trở trong của nguồn

Đáp án: 

a) 20V; 

b) Q=15.10^-6 C; 

c) 8 V, 1A; 

d) 2W