Điện trở suất là một trong những khái niệm rất quan trọng trọng việc chọn lựa các loại dây dẫn cho hệ thống điện của nhà ở, chung cư hay các công trình. Vậy điện trở suất thực sự là gì? Công thức tính như thế nào và ý nghĩa ra sao? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thông tin trong nội dung dưới đây của bài viết.
Tìm hiểu điện trở suất là gì?
Điện trở suất được biết đến là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng cản trở sự dịch chuyển theo hướng của các hạt mang điện có trong mỗi chất. Bạn có thể hiểu một cách đơn giản là một loại vật liệu khắc nhau sẽ mang lại một đại lượng đặc trưng thể hiện khả năng cản trở dòng `điện và đại lượng này được gọi là điện trở suất.
Điện trở suất của một vật liệu càng nhỏ thì khả năng dẫn điện của vật liệu đó càng tốt. Đơn vị ký hiệu là Ohm.met (Ω.m)
Điện trở suất của một vật liệu có liên quan khá mật thiết với nhiệt độ. Thông thường ở các vật liệu là kim loại thì điện trở suất sẽ có tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Còn đối với các vật liệu bán dẫn thì điện trở suất lại tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Có nghĩa là nhiệt độ càng cao thì điện trở suất càng thấp.
Trong thực tế, điện trở suất của các vật liệu còn phụ thuộc vào một số yếu tố như: Tán xạ sai hỏng, tán xạ trên spin, tán xạ trên phono.
Công thức tính điện trở suất
Ta có công thức tính điện trở suất của một dây dẫn như sau:
ρ = R.(S/l)
Trong đó:
ρ: là điện trở suất
R: là điện trở
S: là tiết diện ngang
l: là chiều dài của vật dẫn
Ngoài ra, dựa theo định luật Ohm vi phân thì điện trở suất còn được định nghĩa như sau:
ρ = E/J
Trong đó:
E: là cường độ điện trường
J: là mật động dòng điện
Điện trở suất của một số loại vật liệu
(*) Chú ý: Mức độ dẫn điện của các chất bán dẫn sẽ phục thuộc vào mức độ pha tạp. Tuy nhiên, khi không pha tạp, chúng như một chất cách điện, nhưng với một số chất bán dẫn có sẵn các điện tích pha tạp trong thành phần, điện trở suất sẽ có thể giảm đột ngột.
| BẢNG ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU (Theo Wikipedia) | |
| Vật liệu | Điện trở suất Ωm, ở 20°C |
| Bạc | 1,59×10−8 |
| Đồng | 1,72×10−8 |
| Vàng | 2,44×10−8 |
| Nhôm | 2,82×10−8 |
| Tungsten | 5,6×10−8 |
| Hợp kim Cu-Zn | 0,8×10−7 |
| Sắt | 1,0×10−7 |
| Bạch kim | 1,1×10−7 |
| Chì | 2,2×10−7 |
| Mangan | 4,4×10−7 |
| Constantan | 4,9×10−7 |
| Thủy ngân | 9,8×10−7 |
| Nikelin | 0,4×10−6 |
| Nichrome | 1,10×10−6 |
| Cacbon | 3,5×10−5 |
| Gecmani | 4,6×10−1 |
| Silic | 6,40×10^2 |
| Thủy tinh | 10^10 tới 10^14 |
| Cao su | 10^13 |
| Lưu huỳnh | 10^15 |
| Parafin | 10^17 |
| Thạch anh | 7,5×10^17 |
| PET | 10^20 |
| Teflon | 10^22 tới 10^24 |
Ý nghĩa của đại lượng điện trở suất
Điện trở suất của một vật liệu được đánh giá rất quan trọng, dựa vào chỉ số này mà ta có thể sử dụng đúng các vật liệu vào các mục đích khác nhau như linh kiện điện tử.
Vật liệu cũng sẽ được sử dụng để làm dây dẫn điện và một số loại dây kết nối thông thường với mức điện trở suất thấp để tăng khả năng dẫn điện và ít tiêu hao nhất.
Ví dụ: Kim loại Đồng là một trong những vật liệu dẫn điện tốt vì nó có điện trở suất thấp, giá thành không quá cao và nó cũng có đầy đủ các đặc tính vật lý để có thể ứng dụng vào trong thiết bị điện tử, dây dẫn điện. Điện trở suất của đồng vào khoảng 1,7×10-8 ohm mét (hoặc 17 nΩm), số liệu này có thể thay đổi một chút tùy vào độ tinh khiết của đồng.
Ngoài khả năng dẫn điện thì một số loại vật liệu được yêu cầu hoạt động như một chất cách điện. Nhiệm vụ chính là cản trở dòng điện đi qua càng nhiều càng tốt. Điện trở suất của các chất cách điện sẽ càng hơn rất nhiều với các vật liệu dẫn điện.
Điện trở suất cũng được biết đến là một trong những yếu tố mấu chốt trong việc sản xuất các linh kiện điện tử. Đối với các bo mạch tích hợp thì được trở suất trong chip là yếu tố rất quan trọng.
Các câu hỏi liên quan tới điện trở suất
Câu hỏi 1: Điện trở suất được sắp xếp theo thứ tự tăng dần: Bạc, đồng, nhôm, vonfam. Kim loại nào dẫn điện tốt nhất?
A: Bạc
B: Đồng
C: Nhôm
D: Vonfram
TRẢ LỜI:
Điện trở của dây dẫn:
R = ρ l/S ⇒ R~ρ Nghĩa là: điện trở suất của dây dẫn càng lớn thì điện trở càng lớn và ngược lại.
Muốn kim loại dẫn điện tốt thì điện trở của nó phải càng nhỏ, nên bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất rồi đến đồng, nhôm và vônfram.
Chọn đáp án A
Câu hỏi 2: Vonfram (W) thường được dùng để chế tạo dây tóc bóng đèn. Nguyên nhân là do:
A. W là kim loại nhẹ và bền.
B. W có khả năng dẫn điện tốt.
C. W là kim loại rất dẻo.
D. W có nhiệt độ nóng chảy rất cao.
Trả lời:
Đáp án D
Vonfram (W) có nhiệt độ nóng chảy 3410 Độ C
Câu hỏi 3: Điện trở suất của vật dẫn phụ thuộc vào?
A. chiều dài của vật dẫn
B. nhiệt độ và bản chất của vật dẫn.
C. chiều dài và tiết diện vật dẫn.
D. tiết diện của vật dẫn
Trả lời:
Đáp án: B. nhiệt độ và bản chất của vật dẫn.
Nhiệt độ khác nhau và bản chất của vật dẫn khác nhau thì điện trở khác nhau
Trên đây là một số thông tin về điện trở suất mà bạn có thể tham khảo. Hy vọng, với những thông tin trên sẽ giúp ích cho bạn trong học tập và trong cuộc sống.
