Bài 17. Điện trở. Định luật Ohm trang 103, 104, 105, 106, 107 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo: Khi vô tình chạm vào đoạn dây có điện bị hở lớp vỏ cách điện...

Câu hỏi:

Khi vô tình chạm vào đoạn dây có điện bị hở lớp vỏ cách điện, một thợ sửa chữa bị điện giật nhẹ vì có một dòng điện cỡ 10 mA chạy qua người. Nhưng một người khác cũng chạm vào đoạn dây trên thì có thể nguy hiểm đến tính mạng do có dòng điện 90 mA chạy qua người. Điều gì tạo nên sự khác biệt này?

Lời giải chi tiết :

Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện không chỉ phụ thuộc vào điện thế (điện thế càng cao thì cường độ dòng điện càng lớn), mà còn phụ thuộc vào điện trở (điện trở càng cao thì cường độ càng nhỏ). Với người bình thường, do điện trở cơ thể tương đối nhỏ, nên điện thế 220V có thể tạo một dòng điện khoảng 10-20 mA chạy qua người. Dòng điện đó đủ mạnh để kích thích cả thần kinh cảm giác và thần kinh vận động. Khi đó ta thấy bị điện giật rất đau. Quan trọng hơn, dòng điện đó đủ mạnh để gây ngừng tim và ngừng hô hấp, có thể khiến nạn nhân tử vong nếu không được cấp cứu kịp thời và đúng cách.

Điện trở của người thường thay đổi do nhiều yếu tố tác động bên ngoài như tình trạng da, diện tích, áp suất, thời gian, tần số, điện áp tiếp xúc lên cơ thể con người.

Câu hỏi:

Nêu nguyên nhân chính gây ra điện trở của vật dẫn.

Lời giải chi tiết :

Nguyên nhân gây điện trở của vật dẫn kim loại hay gây nên sự cản trở chuyển động của các electron tự do trong kim loại là do sự mất trật tự của mạng tinh thể (sự chuyển động nhiệt của ion, sự méo mạng và nguyên tử tạp chất lẫn vào).

Câu hỏi:

Tìm hiểu và giải thích vì sao người ta thường sử dụng đồng để làm dây dẫn điện.

Lời giải chi tiết :

Vì điện trở suất của đồng nhỏ nên dẫn đến điện trở của dây đồng nhỏ, dễ uốn dẻo, cán mỏng và giá thành của đồng rẻ nên được áp dụng làm dây dẫn điện

Câu hỏi:

Các công thức (17.1) và công thức (17.3) có tương đương nhau không? Giải thích.

Lời giải chi tiết :

Công thức (17.1) cho ta biết khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn có giá trị U, dòng điện chạy trong mạch có cường độ I thì điện trở được xác định theo công thức: \(R = \frac{U}{I}\)

Công thức (17.3) cho ta biết cường độ dòng điện I chạy qua một điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu điện trở \(I = \frac{U}{R}\)

Từ đó ta thấy cường độ dòng điện I phụ thuộc vào giá trị điện trở R, nhưng giá trị điện trở R không phụ thuộc vào cường độ dòng điện.

Câu hỏi:

Đặt hiệu điện thế U=1,5V vào hai đầu một sợi dây dẫn bằng dồng có điện trở R=0,6Ω. Tính cường độ dòng điện chạy qua sợi dây đồng.

Lời giải chi tiết :

Cường độ dòng điện chạy qua sợi dây đồng là:

\(I = \frac{U}{R} = \frac{{1,5}}{{0,6}} = 2,5A\)

Câu hỏi:

Xác định giá trị điện trở của đoạn dây bằng đồng có đường đặc vôn-ampe như Hình 17.3.

Lời giải chi tiết :

Từ đồ thị ta thấy với U=25 V thì I=6 A nên ta có giá trị điện trở của đoạn dây bằng đồng là: \(R = \frac{U}{I} = \frac{{25}}{6} = 4,1667\Omega \)

Câu hỏi:

Đặt hiệu điện thế U (U có thể điều chỉnh được) vào hai đầu của một điện trở là một đoạn dây bằng đồng dài 10 m, đường kính tiết diện 1 mm và điện trở suất 1.69.10−8Ωm ở 20 °C. Dùng ampe kế đo cường độ dòng điện chạy qua đoạn dây đồng. Điều chỉnh U, tương ứng với mỗi giá trị của U ta thu được một giá trị của I. Kết quả thể hiện trong Bảng 17.3.

a) Dựa vào Bảng 17.3, em hãy vẽ đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở trên.

b) Tính điện trở của đoạn dây dẫn. So sánh với giá trị thu được từ đường đặc trưng vôn – ampe.

Lời giải chi tiết :

a) Đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở trên, với trục hoành là hiệu điện thế U, trục tung là cường độ dòng điện I: Ta có \(I = \frac{U}{{0,22}}\)

b) Điện trở của đoạn dây dẫn là: \(R = \frac{U}{I} \approx 0,22\Omega \)

bằng với giá trị thu được từ đường đặc trung vôn-ampe.

Câu hỏi:

Thảo luận về ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở của đèn sợi đốt.

Lời giải chi tiết :

Giá trị của điện trở của đèn sợi đốt tỉ lệ thuận với nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện trở cũng tăng và ngược lại.

Câu hỏi:

Nêu một vài ứng dụng của điện trở nhiệt.

Lời giải chi tiết :

Điện trở nhiệt được dùng làm cảm biến nhiệt trong các máy móc thiết bị, như máy điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh,... Nó cũng được dùng trong phần mạch bảo vệ quá nhiệt trong các bộ cấp nguồn điện.

Câu hỏi:

Thông tin kỹ thuật của một loại cáp điện được in trên vỏ sản phẩm như sau: Diện tích tiết diện: 1,5mm², điện trở mỗi km chiều dài: 12,1Ω. Hãy xác định điện trở suất của vật liệu làm cáp điện này.

Lời giải chi tiết :

Điện trở suất của vật liệu làm cáp điện này là:

\(\rho = \frac{{RS}}{l} = \frac{{12,1.0,0000015}}{{1000}} = 1,{815.10^{ - 8}}\Omega m\)

Câu hỏi:

Đường đặc trưng vôn – ampe của hai điện trở R₁ và R₂ được cho bởi Hình 17.1.

a) Lập luận để xác định điện trở nào có giá trị lớn hơn.

b) Tính giá trị mỗi điện trở.

Lời giải chi tiết :

a)

Với cùng một giá trị hiệu điện thế U ta sẽ thu được cường độ hiệu điện thế I₁,I₂ lần lượt ứng với điện trở R₁, R₂

\({R_1} = \frac{U}{{{I_1}}};{R_2} = \frac{U}{{{I_2}}}\) mà I₁>I₂⇒R₁<R₂

b) Điện trở \({R_1} = \frac{{10}}{{1,25}} = 8\Omega \)

Điện trở \({R_2} = \frac{{10}}{{0,5}} = 20\Omega \)