Định Luật Ôm Là Gì? Lý Thuyết, Cách Giải, Bài Tập Vận Dụng

Để giúp các em hiểu rõ hơn về khái niệm định luật ôm? các công thức trong định luật ôm? phương pháp giải bài tập chi tiết nhất. Bài viết dưới đây là toàn bộ kiến thức cơ bản mà các em cần nhớ trước khi làm bài tập vận dụng, cùng tham khảo nhé!

1. Định luật Ôm là gì?

– Nội dung định luật ôm: Cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn luôn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó và cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với điện trở của vật dẫn.

– Công thức tính của định luật ôm:

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (đơn vị là ampe, ký hiệu: A)
• U là điện áp trên vật dẫn (đơn vị là vôn, ký hiệu: V)
• R là điện trở (đơn vị là ôm, ký hiệu: Ω)
• Hiệu điện thế của dây dẫn là sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực của 1 nguồn
• Điện trở dây dẫn (R) chỉ đặc trưng tính chất cản trở dòng điện.

Lưu ý: trong định luật ôm, điện trở R không phụ thuộc vào cường độ dòng điện và R luôn luôn là hằng số.

2. Công thức định luât Ôm cho mạch chỉ chứa điện trở (R)

– Phát biểu: Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch chỉ chứa điện trở R tỷ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở R.

– Công thức tính:

I = U/R hoặc U = IR

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện qua dây dẫn (A)
• U là hiệu điện thế trên dây dẫn (V)
• R là điện trở (Ω)

2.1 Đối với mạch có điện trở mắc nối tiếp

Công thức tính:

R = R1 + R2 + … + Rn

U = U1 + U2 + … + Un

I = I1 = I2 = … = Trong

2.2 Đối với mạch có điện trở mắc song song

Công thức tính:

1/R = 1/R1 + 1/R2 +…+1/Rn

U = U1 = U2 = … = Un

I = I1 +I2 + … + Trong

3. Công thức định luật Ôm cho toàn mạch

– Phát biểu: Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện, và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

– Công thức tính:

Trong đó:

• I : Cường độ dòng điện của mạch kín (A)
• E: Suất điện động (V)
• R : Điện trở ngoài (Ω)
• r : Điện trở trong (Ω)

4. Hệ quả từ công thức định luật Ôm

4.1 Hiện tượng đoản mạch

– Đây là hiện tượng xảy ra khi nối hai cực của một nguồn điện chỉ bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ.

– Khi xảy ra hiện tượng đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch sẽ có cường độ rất lớn và gây nên sự cố chập mạch điện, đây là một trong những nguyên nhân của nhiều vụ cháy (RN ≈ 0) :  I = E/r 

4.2 Định luật ôm cho toàn mạch với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

• Công của nguồn điện sản ra trong thời gian t: A = E.It

• Nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch:
  

• Theo định luật bảo toàn năng lượng:
  

=> Kết luận: định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

4.3 Hiệu suất của nguồn điện

Công thức hiệu suất của nguồn điện:

Nếu mạch ngoài chỉ có điện trở RN:

5. Bài tập vận dụng

Bài tập 1

cho mạch điện có sơ đồ như hình 6.1, trong đó R1 = 5 Ω. Khi K đóng, vôn kế chỉ 6 V, ampe kế chỉ 0,5 A.

a) tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

b) tính điện trở R₂.

Lời giải

a) Áp dụng định luật Ôm, ta tính được điện trở tương đương của đoạn mạch:

Rtđ = UAB /I = 6/0,5 = 12Ω

b) Vì đoạn mạch gồm hai điện trở ghép nối tiếp nên ta có:

Rtđ = R1 + R2 → R2 = Rtđ – R1 = 12 – 5 = 7Ω

Bài tập 2

Cho mạch điện có sơ đồ như hình, trong đó R1 = 10 Ω, ampe kế A1 chỉ 1,2 A, ampe kế A chỉ 1,8 A.

a) Tính hiệu điện thế U_AB của đoạn mạch.

b) Tính điện trở R₂.

Lời giải

a) Vì mạch gồm hai điện trở R₁ và R₂ ghép song song với nhau và song song với nguồn nên:

U_AB = U₂ = U₁ = R₁.I₁ = 10.1,2 = 12 V.

b) Cường độ dòng điện chạy qua R₂ là I₂ = I – I₁ = 1,8 – 1,2 = 0,6 A.

→ Điện trở R₂: R₂ = U₂ / I₂ = 12/0,6 = 20 Ω

Bài tập 3

Cho mạch điện có sơ đồ như hình 6.3, trong đó R1 = 15 Ω, R2 = R3 = 30 Ω, UAB = 12 V.

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB.

b) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

Lời giải

a) Nhận xét: Đoạn mạch gồm hai đoạn mạch con AM (chỉ gồm R₁) ghép nối tiếp với MB ( gồm R₂ // với R₁).

Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

R_tđ = RAM + RMB =

b)

– Cường độ dòng điện qua điện trở R₁ chính là cường độ dòng điện qua mạch chính: I₁ = I = U_AB /R_tđ = 12/30 = 0,4A

– Hiệu điện thế giữa hai đầu dây điện trở R₁ là: U₁ = R₁.I₁ = 15.0,4 = 6 V.

– Hiệu điện thế giữa hai đầu dây điện trở R₂ và R₃ là: U₂ = U₃ = U_MB = U_AB – UAM = 12 – 6 = 6V

Vì R₂ = R₃ nên cường độ dòng điện qua R₂ và R₃ là: I₂ = I₃ = U₃/R₃ = 6/30 = 0,2A

Lời kết

Trên đây là những kiến thức cơ bản và bài tập áp dụng định luật ôm. Hy vọng những kiến thức và bài tập về đoạn mạch nối tiếp sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và áp dụng chúng vào thực tế. Hãy tiếp tục học tập và rèn luyện để phát triển kỹ năng trong lĩnh vực này.