Điện trở là gì? Phân loại, ký hiệu và ứng dụng

Điện trở không chỉ là linh kiện quan trọng trong lĩnh vực điện tử mà còn là đại lượng vật lý quen thuộc trong các mạch điện. Hãy cùng Trường Chu Văn An tìm hiểu khái niệm, phân loại, nguyên lý làm việc và ứng dụng của điện trở trong bài viết dưới đây.

Sự phản kháng là gì?

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động có hai tiếp điểm kết nối để điều chỉnh mức tín hiệu và hạn chế dòng điện chạy trong mạch. Điện trở còn được dùng để phân chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử hoạt động như bóng bán dẫn, tiếp điểm cuối trong đường dây truyền tải điện,…

Trong điện tử và điện từ, điện trở của một vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho điện trở của vật đó. Điện trở được tính dựa trên tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu vật và dòng điện chạy qua nó.

Ví dụ, những vật liệu không dẫn điện như nhựa, vải, giấy có điện trở suất cao (khoảng 10-16 Ω). Vật liệu dẫn điện như kim loại có điện trở thấp hơn. Đặc biệt, vật liệu siêu dẫn có điện trở bằng không.

Điện trở công suất thường giúp tiêu tán một lượng lớn năng lượng điện chuyển thành nhiệt trong hệ thống phân phối điện và trong bộ điều khiển động cơ. Điện trở thường có trở kháng cố định, ít thay đổi theo nhiệt độ và điện áp hoạt động. Để thay đổi trở kháng, có thể sử dụng một điện trở thay đổi.

Ký hiệu và đơn vị điện trở

Ký hiệu điện trở

Ký hiệu của điện trở trong sơ đồ mạch điện thay đổi tùy theo tiêu chuẩn của mỗi nước. Thường có 2 loại phổ biến:

Biểu tượng phong cách Mỹ	Ký hiệu loại IEC

Với các tài liệu nước ngoài, các giá trị ghi trên điện trở thường được quy ước gồm 1 chữ cái xen kẽ với các số theo tiêu chuẩn IEC 6006. Ví dụ: 8k3 có nghĩa là 8,3 kΩ, 1R3 có nghĩa là 1,3 Ω và 15R có nghĩa là 15Ω.

Đơn vị đo điện trở

Theo hệ thống đo lường quốc tế (SI), đơn vị đo điện trở là Ohm, ký hiệu là Ω. Đơn vị đo này được đặt theo tên của nhà vật lý nổi tiếng người Đức Georg Simon Ohm – người đã phát minh ra định luật Ohm.

Ngoài ra, điện trở còn có nhiều giá trị khác nhau, nhỏ hơn hoặc lớn hơn gấp nhiều lần, bao gồm: mΩ (milliohm), KΩ (kilohm), MΩ (megaohm).

Trong đó:

• 1 mΩ = 0,001 Ω
• 1 KΩ = 1000 Ω
• 1 MΩ = 1000 KΩ = 1.000.000 Ω

Công thức tính điện trở

Điện trở có nguyên lý hoạt động theo định luật Ohm: hiệu điện thế (U) đi qua điện trở tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện (I) và tỷ lệ này là điện trở không đổi (R).

Điện trở có công thức chuẩn sau:

• U: hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đơn vị Vôn (V)
• I: cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn, đơn vị Ampe (A).
• R: điện trở của dây dẫn, đơn vị Ohm (Ω).

Ví dụ: Nếu nối điện trở 400 vào điện áp 14V DC thì dòng điện chạy qua điện trở được tính: 14/400 = 0,035A

Phân loại điện trở

Điện trở được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.

Theo giá trị

• Điện trở cố định: là loại điện trở có giá trị cố định từ khi sản xuất và không thể thay đổi trong quá trình sử dụng, thường là điện trở hợp chất carbon và điện trở chì.
• Điện trở không đổi: còn gọi là biến trở hoặc chiết áp. Đây là loại điện trở có giá trị điện trở suất có thể thay đổi trong quá trình sử dụng.

Theo tính chất dẫn điện của nó

• Điện trở tuyến tính: là điện trở mà khi hiệu điện thế tăng thì trở kháng không thay đổi.
• Điện trở phi tuyến: Là điện trở mà khi có dòng điện chạy qua thì điện trở suất sẽ thay đổi. Điện trở sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với chênh lệch điện áp. Một điện trở phi tuyến tính sẽ làm cho toàn bộ mạch trở nên phi tuyến tính. Ngay cả những thay đổi nhỏ về thông số của điện trở này cũng có thể dẫn đến những thay đổi lớn về điện áp và dòng điện nên chúng được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu, bộ khuếch đại, v.v.

Theo chức năng

• Thermistor: loại điện trở này còn được gọi là Thermistor, rất nhạy cảm với nhiệt. Giá trị điện trở suất sẽ thay đổi theo nhiệt độ trong quá trình hoạt động. Nhiệt điện trở được phân loại là hệ số nhiệt độ dương (PTC) hoặc hệ số nhiệt độ âm (NTC).
• Điện trở nóng chảy: còn gọi là Điện trở nóng chảy. Điện trở này có đặc tính đặc biệt là dễ bị hư hỏng khi dòng điện qua điện trở vượt quá mức cho phép. Khi điện áp vượt mức cho phép, điện trở đóng vai trò như cầu chì để bảo vệ mạch điện.
• Photoresistor: có tính chất tương tự thermistor, photoresistor cũng sẽ dễ dàng thay đổi giá trị trở kháng theo ánh sáng chiếu vào bề mặt của nó. Photoresistor có giá trị rất cao trong môi trường tối và sẽ bị giảm đi khi tiếp xúc với ánh sáng, đặc biệt là ánh sáng mạnh.

Theo vật liệu và cấu trúc

• Điện trở cacbon.
• Điện trở màng hoặc điện trở gốm kim loại.
• Sức cản cuộn dây.
• Điện trở màng.
• Sức đề kháng bề mặt.
• Kháng băng.

Bảng màu điện trở và cách đọc điện trở

Cách đọc điện trở qua biểu đồ màu

Trên thực tế, ngoài việc nhà sản xuất in giá trị điện trở lên linh kiện, còn có thể dựa vào màu sắc in trên điện trở để đọc giá trị.

Thông thường, điện trở có 4 vòng màu, trong đó 2 vòng màu đầu tiên là 2 chữ số đầu của giá trị. Vòng thứ ba hiển thị số chữ số “0” tiếp theo. Vòng thứ tư cho thấy lỗi.

Ví dụ: Một điện trở có 4 vòng màu đỏ, nâu và bạc, giá trị điện trở là bao nhiêu?

Dựa vào bảng màu hiển thị giá trị điện trở: Màu đỏ có giá trị là 2. Màu nâu có giá trị là 1. Màu bạc có sai số 5%. Như vậy, các con số tương ứng với bánh xe màu sắc là: 2 2 1 5%

Giá trị của điện trở được tính bằng cách kết hợp 2 số đầu tiên và thêm số 0 vào sau. Vậy giá trị điện trở là 220Ω, sai số 5%.

Quy ước về sơ đồ nguyên lý

Trên sơ đồ nguyên lý, điện trở được biểu diễn bằng một hình chữ nhật dài, trên thân có vạch để phân biệt công suất của điện trở và cách đọc theo quy ước sau:

• Hai đường chéo (//) = 0,125w.
• Một đường chéo (/) = 0,25w.
• Một đường ngang (-) = 0,5w.
• Một đường thẳng đứng (|)= 1,0w.
• Hai đường thẳng đứng (||) = 2.0w.
• Hai đường chéo (\/)= 5,0w.
• (X) = 10,0w.

Trường hợp điện trở không ghi đơn vị và đọc theo quy ước sau:

• Từ 1Ω đến 999Ω ghi là 1K đến 999K
• Từ 1 MΩ trở lên ghi là 1,0; 2.0; 3,0,… 10,0…20,0…

Sơ đồ kết nối điện trở

Có ba cách phổ biến để kết nối điện trở: kết nối nối tiếp, kết nối song song và kết nối hỗn hợp.

Các điện trở mắc nối tiếp

Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại.

Công thức:

Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng:

Các điện trở mắc song song

Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương (Rtd) tính theo công thức:

Điện áp trên các điện trở mắc song song luôn bằng nhau.

Sơ đồ điện trở hỗn hợp

Công thức tính điện trở hỗn hợp:

Việc nối hỗn hợp các điện trở có ưu điểm là tạo ra điện trở tối ưu hơn. Ví dụ: nếu cần điện trở 9K, chúng ta có thể mắc song song 2 điện trở 15K rồi mắc nối tiếp với điện trở 1,5K.

Ứng dụng của điện trở

Trên thực tế, điện trở có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Trong số đó, ứng dụng phổ biến nhất là điều khiển dòng điện qua tải để phù hợp với các thiết bị khác. Ví dụ, có nguồn điện 12V nhưng bóng đèn mua về chỉ có thể hoạt động ở mức 9V. Trong trường hợp này, có thể dùng một điện trở để nối bóng đèn sao cho hiệu điện thế trên điện trở giảm đi 3V.

Ngoài ra, để tạo ra điện áp mong muốn từ một điện áp nhất định, chúng ta có thể sử dụng điện trở để tạo thành cầu chia điện áp.

Một số ứng dụng khác của điện trở bao gồm:

• Phân cực cho bóng bán dẫn: Điện trở tham gia phân cực các bóng bán dẫn hoạt động.
• Tham gia vào mạch dao động RC: Điện trở cùng với tụ điện tạo thành mạch dao động RC, dùng trong các thiết bị tạo sóng và đồng hồ.
• Tạo ra nhiệt lượng cần thiết: Điện trở có thể dễ dàng tạo ra nhiệt lượng cần thiết trong các ứng dụng như máy sấy, máy hàn và các thiết bị khác.

Trên đây là tổng hợp những kiến ​​thức về nguyên lý hoạt động, cách đấu nối và ứng dụng của điện trở. Trường Chu Văn An sẽ tiếp tục cập nhật thường xuyên kiến ​​thức về ngành điện tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/