Khi lựa chọn các loại dây dẫn điện để lắp đặt hệ thống điện trong nhà hoặc công trình, bạn không nên bỏ qua khái niệm điện trở suất. Vậy điện trở suất là gì? Công thức tính điện trở suất và điện trở suất kí hiệu là gì? Ý nghĩa của điện trở suất trong cuộc sống ra sao? Cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây. Show Điện trở suất là gì?Điện trở suất là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng cản trở sự dịch chuyển theo hướng của các hạt mang điện của mỗi chất. Hiểu đơn giản thì mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có một đại lượng đặc trưng thể hiện khả năng cản trở dòng điện theo kích cỡ (tiết diện, chiều dài), đại lượng này được gọi là điện trở suất.
 Đơn vị điện trở suất là Ω.m (Ohm.met), đọc là “ôm mét”. Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì khả năng dẫn điện của vật liệu đó càng tốt. Thông thường, những vật chất sở hữu mức điện trở suất cao sẽ được sử dụng làm vật liệu cách điện, còn chất có điện trở suất thấp được ứng dụng để làm vật dẫn điện. Ví dụ, nhôm, đồng là những vật liệu có điện trở suất thấp nên thường được dùng để làm lõi của các loại dây dẫn điện. Trong thực tế, điện trở suất của các vật liệu còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, cơ chế tán xạ của điện tử trong vật liệu (tán xạ trên phono, tán xạ sai hỏng, tán xạ trên spin), mật độ điện tử tự do trong chất,... Sau khi tìm hiểu khái niêm điện trở suất của một chất là gì, cùng đến với ý nghĩa điện trở suất và công thức tính điện trở suất theo nhiệt độ ở trong các phần sau của bài viết. Xem thêm: Khái niệm và phương pháp đo điện trở suất của đất Ý nghĩa của điện trở suấtĐiện trở suất được ứng dụng khá phổ biến trong cuộc sống và có ý nghĩa vô cùng quan trọng bởi nó cho phép người dùng biết được các hạng mục điện, điện tử nên sử dụng loại vật liệu nào là phù hợp nhất, đảm bảo an toàn khi thi công, sử dụng điện cũng như hiệu quả dẫn điện của thiết bị.
Ví dụ, trong ứng dụng làm dây dẫn điện thông thường, một dây dẫn điện tốt phải có điện trở suất thấp thì mới cho hiệu quả dẫn điện cao. Vì vậy, những vật liệu dẫn điện kém sẽ không được sử dụng để làm dây dẫn mà thay vào đó, người ta sẽ chọn những vật liệu có điện trở suất thấp như đồng để làm dây dẫn điện. Điện trở suất của đồng chỉ vào khoảng 1.72×10-8 Ωm mà giá thành lại rẻ nên rất lý tưởng để làm dây điện. Mặc dù bạc và vàng có giá trị điện trở suất thấp hơn nhiều nhưng giá thành lại quá cao nên cũng không được sử dụng để làm dây dẫn điện. Bạn có thể tìm hiểu thêm về điện trở suất của một số kim loại trong bảng dưới đây:
Ngoài ra, điện trở suất trong thực tiễn còn đóng vai trò là một yếu tố then chốt trong sản xuất các linh kiện điện tử. Đối với các mạch tích hợp, điện trở suất của các vật liệu trong chip là một yếu tố rất quan trọng. Một số khu vực cần có điện trở rất thấp và có thể kết nối với các khu vực khác nhau của vi mạch bên trong. Trong khi các vật liệu khác cần cách ly các khu vực khác nhau. Lúc này điện trở suất là điều kiện cần để thực hiện nhiệm vụ này. Có thể bạn quan tâm: Giá trị điện trở cách điện tiêu chuẩn bao nhiêu là đạt, an toàn? Sự phụ thuộc của điện trở suất theo nhiệt độGiữa điện trở suất của các chất và nhiệt độ có sự liên quan mật thiết với nhau. Thông thường, đối với các vật liệu làm bằng kim loại thì điện trở suất sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Ngược lại, ở các vật liệu bán dẫn thì điện trở suất lại tỷ lệ nghịch với nhiệt độ, khi nhiệt độ cao thì điện trở suất sẽ thấp. Trong thực tế, điện trở suất của các vật liệu còn phụ thuộc vào cơ chế tán xạ của điện tử trong vật liệu. Các tán xạ có thể kể đến như tán xạ sai hỏng, tán xạ trên spin, tán xạ trên phono. Ngoài ra, điện trở suất còn phụ thuộc vào một yếu tố đó là mật độ điện tử tự do có trong chất Công thức tính điện trở suấtKý hiệu của điện trở suất là ρ, đọc là “rô”. Ta có công thức tính điện trở suất của một dây dẫn như sau: ρ = R.(S/l) Trong đó:
Ngoài ra, dựa theo định luật Ohm vi phân thì điện trở suất còn được định nghĩa là: ρ = E/J Trong đó:
Lưu ý: Bạn có thể sử dụng các thiết bị đo điện như đồng hồ đo điện trở cách điện để kiểm tra khả năng cách điện của dây dẫn, thiết bị điện,... Bên cạnh công thức tính điện trở suất ở trên, bạn cũng có thể tính điện trở khi có điện trở suất thông qua công thức tính điện trở bằng điện trở suất dưới đây: R = ρ.(l/S) Trong đó:
Lưu ý: Điện trở của dây dẫn điện tỉ lệ thuận với chiều dài l của dây dẫn. Đồng thời tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn điện và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn. Công thức tính điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ là:
P = p0 [1 + α(t – t0)] (Với p0 là điện trở suất của kim loại ở t0 oC
Rt = r0[1 + α(t – t0)] (với r0 là điện trở ở t0 oC; α (K-1) là hệ số nhiệt của điện trở) Hy vọng rằng với những khái niệm liên quan đến điện trở suất là gì, đơn vị của điện trở suất là gì, ý nghĩa của điện trở suất, các công thức tính điện trở suất ở trên sẽ hữu ích cho các bạn khi cần tìm một vật liệu dẫn điện hoặc vật liệu cách điện phù hợp để sử dụng cho công trình.
A. Tăng khi nhiệt độ giảm.
B. Tăng khi nhiệt độ tăng. Đáp án chính xác
C. Không đổi theo nhiệt độ.
D. Tăng hay giảm phụ thuộc vào bản chất kim loại. Xem lời giải - Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại - Hạt tải điện trong kim loại là các electron tự do. Mật độ của chúng rất cao nên chúng dẫn điện rất tốt. - Trong kim loại, các nguyên tử bị mất electron hoá trị trở thành các ion dương.Các ion dương liên kết với nhau một cách có trật tự tạo thành mạng tinh thể kim loại. Các ion dương dao động nhiệt xung quanh nút mạng. - Các electron hoá trị tách khỏi nguyên tử thành các electron tự do với mật độ n không đổi. Chúng chuyển động hỗn loạn toạ thành khí electron tự do choán toàn bộ thể tích của khối kim loại và không sinh ra dòng điện nào. - Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra, đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường, tạo ra dòng điện. - Vậy, Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường - Bảng điện trở suất và hệ số nhiệt điện trở của một số kim loại ở 200C Lời giải: • Điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng, là do: Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại ở nút mạng tinh thể dao động mạnh. Do đó độ mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng, điện trở của kim loại tăng. • Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ tăng, là do: Ở nhiệt độ thấp, các electron liên kết tương đối yếu với các ion của nó. Khi tăng nhiệt độ, các electron có động năng đủ lớn bứt khỏi liên kết và tạo thành electron dẫn. Chừa lại một chỗ trống tương đương với hạt tải điện mang điện tích dương gọi là lỗ trống=> khi nhiệt độ tăng mật độ hạt tải điện là electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết tăng => điện trở suất giảm
Xem thêm: Tại sao mắt lại có thể nhìn rõ các vật ở các khoảng cách khác nhau? Lời giải: Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại ở nút mạng tinh thể dao động mạnh. Do đó độ mất trật tự của mạng tinh thể kim loại tăng làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại tăng, điện trở của kim loại tăng.
Xem thêm: Sự điều tiết của mắt để cho ảnh của vật hiện rõ trên màng lưới và sự điều chỉnh máy ảnh để cho ảnh của vật rõ nét trên phim có gì khác nhau? Điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ? A. Tăng khi nhiệt độ giảm B. Không đổi theo nhiệt độ C. Tăng khi nhiệt độ tăng D. Tăng hay giảm phụ thuộc vào bản chất kim loại |
