Điện Trở Suất Là Gì? Những ứng Dụng Thực Tế Vào Cuộc Sống

  Tìm hiểu về điện trở suất là vấn đề vô cùng quan trọng khi lựa chọn các loại dây dẫn điện phục vụ cho việc lắp đặt hệ thống điện trong nhà hoặc các công trình xây dựng. Vậy điện trở suất là gì? Công thức tính điện trở suất là gì? Phương pháp tính điện trở suất như thế nào? Các định nghĩa liên quan về điện trở suất,… Nếu bạn cũng đang tò mò về lý thuyết và tính ứng dụng của điện trở suất, hãy cùng tìm hiểu những kiến thức trên qua bài viết sau đây.

Tìm hiểu tổng quan về điện trở suất

Điện trở suất được biết đến là một đại lượng vật lý đại diện cho khả năng cản trở sự dịch chuyển theo hướng của mang điện. Theo đó, mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có một đại lượng đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện tuỳ theo kích cỡ, tiết diện và khả năng dẫn điện khác nhau, được gọi là điện trở suất.

Điện trở suất sử dụng đơn vị đo là “ôm mét”. Theo nguyên tắc vật lý, vật liệu có điện trở suất càng nhỏ thì khả năng dẫn điện càng tốt. Do đó, những loại vật chất có mức điện trở suất cao thường được sử dụng làm vật liệu cách điện, ngược lại vật có điện trở suất thấp sẽ được sử dụng làm vật dẫn điện. Ngoài ra, trên thực tế,còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, cơ chế tán xạ, điện tử của vật liệu dẫn điện,…

Ý nghĩa, vai trò của điện trở suất

Là một đại lượng được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống thường ngày. Ngoài ra,đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc cho người dùng viết được các hạng mục điện, điện tử và cho người sử dụng biết rõ loại vật liệu nào là phù hợp nhất,… Hỗ trợ đắc lực trong việc lựa chọn các loại vật liệu phù hợp khi thi công, sử dụng điện và hiệu quả của thiết bị dẫn điện.

Khi lựa chọn dây diện để phục vụ cho nhu cầu dẫn điện trong sinh hoạt, dây dẫn điện tốt phải là loại dây sử dụng vật liệu dẫn điện có điện trở thấp. Do đó, lõi dây điện thường được làm bằng dây đồng. Điện trở của dây đồng thấp, thêm vào đó là chi phí giá thành rẻ nên rất phù hợp để làm dây điện.

Ngoài ra, một số kim loại khác cũng có thể được sử dụng làm dây điện vì có điện trở suất như: vonfam, vàng, bạc, nhôm, sắt,… Tuy nhiên vì giá thành của các loại kim loại này khá cao do đó ứng dụng vào để sử dụng sẽ không thể tối ưu chi phí như với dây dẫn bằng đồng.

Trong thực tiễn,còn đóng vai trò theo chốt khi sản xuất các linh kiện thiết bị điện tử đối với các mạch tích hợp. Ngoài ra, để sản xuất được các thiết bị hoạt động tối ưu nhất, của các vật liệu trong chip lại đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố liên quan trực tiếp hiệu quả tác dụng. Với các loại vật liệu làm bằng kim loạisẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ, khả năng hấp thụ nhiệt càng cao,sẽ cao và ngược lại. Ở các vật liệu bán dãn, điện trở suất lại tỷ lệ nghịch với nhiệt độ, nhiệt độ càng cao điện trở sẽ càng thấp.

Ngoài ra, điện trở suất của vật liệu còn phụ thuộc vào cơ chế tán xạ của điện tử trong vật liệu. Ngoài ra, điện trở suất còn phụ thuộc vào một vài yếu tố khác là mật độ điện tử ở trong chất.

Công thức tính điện trở suất

Điện trở suất của dây sẽ lớn hơn nếu dây dài hơn và phụ thuộc vào vật liệu làm dây. Theo đó, công thức tính điện trở sẽ là: P=R x (S/l)

Trong đó:

• R là điện trở của thiết bị.
• S là tiết diện dây dẫn điện.
• l là chiều dài của dây dẫn.

Các yếu tố trong điện trở có tính đến vật liệu của điện trở suất. Về cơ bản các yếu tố này vẫn phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ. Ngoài ra, dòng điện là mặt cắt ngang của dây dẫn theo dòng điện một chiều.

Đối với dòng điện xoay chiều, mật độ dòng điện đạt cược đại tại bán kính lớn nhất của dây dẫn và giảm đối với bán kinh nhỏ hơn dây dẫn. Ở các môi trường tần số vô tuyến, đây là yếu tố chính trong thiết kế xây dựng giúp cho phần bên ngoài của dây thép hoặc cáp chứa được toàn bộ dòng điện.

Thiết bị đo điện trở suất, điện trở đất

Thiết bị đo điện trở suất, điện trở đất được hiểu là máy đo điện trở nối đất. Thiết bị này dùng để kiểm tra điện trở suất của đất, phục vụ cho các công việc liên quan đến việc khảo sát thực địa trước khi tiến hành xây và lắp đặt hệ thống chống sét cho công trình công nghiệp.

Nguyên tắc đo điện trở suất của đất

Để tiến hành đo điện trở suất của đất, người ta tiến hành bơm một dòng điện vào trong mạch gồm các thiết bị: đồng hồ đo nối với cọc nối đất, tiếp theo nối với điện cực dòng lại nối với đồng hồ đo. Người lắp đặt cần phải để các thiết bị điện cực sao cho xa nhau nhất có thể. Điện cực dòng nên được đặt cách tối thiếu 10 lần chiều dài của cọc nối đất.

Thực hiện đo của đất theo phương pháp 4 cực Wenner. Người đo áp dụng dòng điện xoay chiều giữa I và E (điện cực đất), H và C (điện cực hiện tại) để tìm ra hiệu điện thế V giữa hai điện cực thế SP và ES. Để tính được điện trở đất, hãy tính chênh lệch điện thế V cho dòng điện xoay chiều và tìm ra khoảng cách giữa điện cực “a”.

Phương pháp đo điện trở suất

Người đo thực hiện đóng 4 cọc đo găm vào sâu trong lòng đất. Người đo cần căn chỉnh với khoảng cách từ 1-30m. Độ sâu sẽ bằng 5% hoặc thấp hơn. Ngoài ra, các dây đo được cung cấp có thể được sử dụng để đo khoảng cách giữa các dây gai, trung bình lên đến 20m.

Một số định nghĩa liên quan đến điện trở suất

Để hiểu chi tiết hơn, sau đây chúng tôi xin giới thiệu một số định nghĩa liên quan.

Tích điện trở suất mật độ

Tích điện trở mật độ là một đại lượng đo điện trở nhằm làm đo lường độ dày, mỏng của dây dẫn điện. Theo đó, để sử dụng làm dây dẫn điện, chúng ta cần dùng đến những thiết bị kim loại có mật độ thấp. Nếu sử dụng kim loại là bạc có khả năng dẫn điện tốt nhưng mật độ tích điện lại cao.

Do đó, để phù hợp hơn, người ta thường sử dụng kim loại bằng đồng để tích điện trở có mật độ thấp hơn. Phù hợp hơn để dùng làm dây điện, vì kim loại đồng có khả năng truyền tải điện đi xa hơn. Ngoài ra, nhiều thiết bị dây điện cũng có thể được làm bằng nhôm bởi vì nhôm nhẹ hơn đồng, khả năng truyền tải điện cũng tốt hơn.

Điện trở suất phức

Điện trở suất phức là khái niệm chỉ đại lượng phức, được biểu diễn dưới dạng tổng của 2 đại lượng. Đơn cử như trở kháng suất được tính là tổng của điện trở suất và tổng của điện trở kháng suất. Theo đó, độ lớn của trở kháng suất được tính bằng căn bậc hai của tổng bình phương các độ lớn của 2 đại lượng trên.

Ứng dụng của điện trở suất trong đời sống

Điện trở suất là đại lượng được ứng dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày. Sau đây là một số ứng dụng cụ thể trong việc xây dựng.

• Khảo sát địa lý: điện trở suất là đại lượng thường được sử dụng để khảo sát địa lý. Người ta thường áp dụng trong việc dò mạch nước ngầm và khám nghiệm các tài nguyên dưới lòng đất. Là đại lượng được sử dụng hữu hiệu khi thực hiện các vấn đề về khảo nghiệm cũng như thăm dò mạch ngầm, các vật chất sâu dưới bề mặt lòng đất.
• Phân tầng địa chất: còn được các kỹ sư xây dựng ứng dung trong việc phân tích các tầng địa chất nhằm biết được khả năng xây dựng ở từng khu vực khác nhau. Ngoài ra, có thể sử dụng trong việc khảo sát xây dựng đường hầm bằng phương pháp chụp cắt lớn điện trở suất.
• Sản xuất và thiết kế hệ thống chống sét: Một trong những ứng dụng là sản xuất và thiết kế hệ thống chống sét, đo điện trở suất của đất, kiểm tra các vật dụng, thiết bị kim loại,…
• Tính toán khả năng dẫn điện của dây dẫn: Ứng dụng hữu ích nhất là khả năng tính toán khả năng dẫn điện của dây dẫn. Việc này rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng truyền tải điện, kiểm tra thông số điện trở bởi vì chiều dài dây dẫn và tiết diện của dây ảnh hưởng rất lớn đến khả năng cản trở dòng điện.

Trên đây Auvietco tổng hợp những kiến thức lý thuyết và tính ứng dụng.Đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống hàng ngày, vi vậy việc tìm hiểu và các vấn đề xung quanh là điều vô cùng cần thiết. Hy vọng rằng với những thông tin mà chúng tôi cung cấp trên đây, bạn đã phần nào hiểu hơn về đại lượng đo này và có thể linh hoạt ứng dụng trong công việc thực tế của mình. Chúc các bạn áp dụng thành công.

Cập nhật lúc 11:52 – 10/01/2023