Điện trở là gì ? Cấu tạo ? Phân loại ? Nguyên lý hoạt động ? Công dụng

Mến chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này mình và các bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu về một loại linh kiện điện tử. Đó chính là điện trở, là một loại thiết bị không thể thiếu trong các ứng dụng mạch điện hay vi mạch. Với các bạn thuộc chuyên ngành cơ điện tử, điện tử, truyền thông, tự động hóa thì có lẽ là quá quen thuộc với các loại thiết bị này rồi đúng không nào. Tuy nhiên thì cũng có một số bạn sẽ chưa biết tường tận về loại thiết bị này. Chính vì thế thông qua bài viết mình muốn giới thiệu đến các bạn các nội dung liên quan như điện trở là gì ? Kí hiệu điện trở ? Nguyên lý hoạt động như thế nào ? Cách thức đọc giá trị điện trở cũng như các thông tin liên quan khác. Từ đó các bạn sẽ có thêm kiến thức liên quan để phục vụ cho công việc và học tập nhé.

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

Điện trở là gì ?

Điện trở hay còn được gọi là Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối, chúng thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chạy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác. Điện trở công suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệt năng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện. Các điện trở thường sẽ có giá trị trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động.

Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch điện tử, điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau, ngoài ra điện trở còn có thể tích hợp trong các vi mạch IC. Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở kháng….tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó.

Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi được trở kháng như các núm vặn điều chỉnh âm lượng. Các loại cảm biến có điện trở biến thiên như cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực tác động và các phản ứng hóa học.

Kí hiệu của điện trở là gì ?

Tùy theo tiêu chuẩn của mỗi quốc gia mà trong sơ đồ mạch ta sẽ có các kí hiệu khác nhau. Tuy nhiên sẽ có 2 loại phổ biến như sau:

Khi chúng ta đọc tài liệu nước ngoài thì các giá trị ghi trên điện trở thường được quy ước bao gồm 1 chữ cái xen kẽ với các chữ số theo tiêu chuẩn IEC 6006. Được dùng để thuận tiện trong đọc ghi các giá trị người ta phân cách các số thập phân bằng một chữ cái. Ví dụ 8k2 có nghĩa là 8.2 kΩ. 1R2 nghĩa là 1.2 Ω, và 18R có nghĩa là 18 Ω.

Nguyên lý hoạt động của điện trở như thế nào ?

Điện trở sẽ hoạt động theo nguyên lý của định luật Ohm, đây là một định luật nói về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Nội dung của định luật cho rằng cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A – Ampere)

• V (trong chương trình phổ thông, V còn được ký hiệu là U) là điện áp trên vật dẫn (đơn vị volt)

• R là điện trở (đơn vị: ohm).

Giả sử chúng ta có một điện trở có giá trị là 300 Ohm được nối vào điện áp một chiều có giá trị là 12V. Lúc này cường độ dòng điện đi qua điện trở là 12 / 300 = 0.04 Amperes.

Đơn vị điện trở: điện trở thường có đơn vị là Ohm (ký hiệu: Ω) là đơn vị trong hệ SI được đặt theo tên Georg Simon Ohm. Một Ohm tương đương với vôn/ampere. Các điện trở có nhiều giá trị khác nhau gồm milliohm (1 mΩ = 10−3 Ω), kilohm (1 kΩ = 103 Ω), và megohm (1 MΩ = 106 Ω).

Bên cạnh đó thì điện trở còn phụ thuộc vào hệ thức liên quan đến chiều dài như:

R = ρ.L / S

Trong đó:

• Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu

• L là chiều dài dây dẫn

• S là tiết diện dây dẫn

• R là điện trở đơn vị là Ohm

Công dụng chung của điện trở là gì ?

Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được như trong mạch điện , điện trở có những tác dụng sau :

• Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp, Ví dụ có một bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V trên điện trở.

• Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước.

• Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động

• Tham gia vào các mạch tạo dao động R C

• Điều chỉnh cường độ dòng điện đi qua các thiết bị điện.

• Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng cần thiết.

• Tạo ra sụt áp trên mạch khi mắc nối tiếp.

Phân loại điện trở như thế nào ?

Có hàng ngàn loại điện trở khác nhau và được sản xuất theo nhiều cách, bởi vì đặc điểm cụ thể của chúng phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng, chẳng hạn như tính ổn định cao, điện áp cao, dòng cao v.v…, hoặc được sử dụng như điện trở cho mục đích chung, nơi đặc điểm riêng ít được quan tâm hơn. Một số đặc điểm chung liên quan đến điện trở là: hệ số nhiệt độ, hệ số điện áp, nhiễu, tần số đáp ứng, công suất cũng như điểm mức của điện trở nhiệt, kích thước vật lý và độ tin cậy.

Trên thị trường hiện nay chúng ta sẽ có 3 loại điện trở như sau:

• Điện trở thường: thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

• Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.

• Điện trở sứ, điện trở nhiệt : là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ khi hoạt động chúng toả nhiệt.

Tuy nhiên thì chúng ta có thể dựa vào nhiều yếu tố để có thể phân loại đơn trở như:

Dựa vào tính chất của điện trở:

• Điện trở tuyến tính: là loại điện trở có trở kháng không đổi khi gia tăng sự chênh lệch điện áp trên nó. Hoặc trở kháng hoặc dòng điện thông qua điện trở không thay đổi khi điện áp (P.D) thay đổi. Các đặc tính V-I của điện trở như là một đường thẳng (tuyến tính).

• Điện trở phi tuyến tính (Non-Linear): là những loại điện trở trong đó dòng điện đi qua nó là không chính xác tỷ lệ thuận với sự chênh lệch điện áp trên nó. Những loại điện trở có đặc tính phi tuyến V-I sẽ không tuân theo định luật ohm.

Dựa vào giá trị của điện trở:

• Điện trở cố định:

                   Điện trở làm bằng chì: thông qua lỗ thành phần thường có “đạo” (phát âm \ lēdz \) rời khỏi cơ thể “trục”, đó là, trên một song song phù hợp với trục dài nhất của một phần. Những người khác có dẫn tới ra khỏi cơ thể của họ “xuyên tâm” thay thế. Các thành phần khác có thể SMT (bề mặt gắn kết công nghệ), trong khi điện trở suất cao có thể có một trong những dẫn của họ được thiết kế vào bộ tản nhiệt.

                  Điện trở hợp chất carbon: gồm ống điện trở với dây chì hoặc tấm kim loại được nhúng bên trong. Vỏ ngoài được bảo vệ bằng lớp sơn hoặc nhựa, Vào đầu thế kỷ 20, điện trở không được bọc lớp vỏ cách điện, dây dẫn được cuốn xung quanh 2 đầu và được hàn lại, sau đó được sơn mã vạch giá trị của điện trở.

• Biến trở hoặc chiết áp:

Biến trở hoặc chiết áp là những loại điện trở có giá trị điện trở suất có thể thay đổi được trong quá trình sử dụng. Những loại điện trở này thường chứa một trục có thể xoay hoặc di chuyển bằng tay hoặc một khe điều khiển bằng vít để thay đổi giá trị của nó ở giữa một khoảng phạm vi cố định. Ví dụ: 0 Kilo Ohms đến 100 Kilo Ohms.

Dựa trên chức năng của điện trở:

• Điện trở chính xác: là điện trở có giá trị dung sai rất thấp, nó rất chính xác (gần với giá trị danh nghĩa của nó). Tất cả các điện trở đi với một giá trị, được đưa ra như là một tỷ lệ phần trăm. Các giá trị dung sai cho chúng ta biết thông số thực gần với giá trị danh nghĩa.

• Fusible Resistor (Điện trở nóng chảy): là một điện trở dây quấn được thiết kế để bị nung hỏng dễ dàng khi công suất qua điện trở vượt mức cho phép. Bằng cách này, một điện trở nóng chảy phục vụ chức năng kép. Khi công suất không bị vượt quá, nó hoạt động như một điện trở hạn dòng. Khi công suất vượt quá mức cho phép, nó có chức năng như một cầu chì, nó bị nóng chảy, và làm hở mạch để bảo vệ các thành phần trong mạch điện không bị dòng quá mức chạy qua.

• Thermistor (Điện trở nhiệt): là một điện trở nhạy cảm với nhiệt, giá trị điện trở suất của nó thay đổi theo những thay đổi trong nhiệt độ hoạt động. Do hiệu ứng tự làm nóng của dòng điện trong một điện trở nhiệt, các thiết bị tự thay đổi trở kháng với những thay đổi của dòng điện. Thermistor có 2 loại đặc trưng là Positive temperature coefficient (PTC) hệ số nhiệt độ dương hoặc là Negative temperature coefficient (NTC) hệ số nhiệt độ âm.

• Photoresistors (Điện trở quang): là điện trở có giá trị trở kháng thay đổi theo ánh sáng chiếu vào bề mặt của nó. Trong một môi trường tối, điện trở của một photoresistor là rất cao, có thể một vài MΩ, tùy thuộc vào hiệu suất trở kháng riêng của photoresistor được sử dụng. Khi ánh sáng cực mạnh chạm bề mặt, sức đề kháng của photoresistor giảm đáng kể, có thể là thấp như 400Ω

Cách thức mắc điện trở như thế nào ?

Trong một mạch điện chúng ta có thể mắc điện trở với 3 cách đó là song song, nối tiếp và hỗn hợp. Mỗi cách mắc sẽ có những đặc trưng riêng cũng như có một tác dụng riêng tùy vào nhu cầu của chúng ta nhé.

Mắc điện trở song song:

Mắc điện trở nối tiếp:

Mắc điện trở hỗn hợp:

Công suất tiêu thụ của điện trở là gì ?

Với bất kì loại linh kiện hay thiết bị điện tử nào chúng ta cũng cần xét đến công suất tiêu thụ của chúng cả. Và trong mọi thời điểm thì công suất P(watt) tiêu thụ bởi một điện trở có trở kháng R(Ohm) được tính bởi công thức:

Trong quá trình truyền tải điện trong mạch hay trên đường dây thì điện năng bị chuyển hóa tiêu tán thành nhiệt năng điện trở. Điện trở công suất thường được định mức theo công suất tiêu tán tối đa, trong hệ thống các linh kiện điện ở trạng thái rắn, điện trở công suất được định mức ở 1/10, 1/8 và 1/4 watt. Điện trở thường tiêu thụ thấp hơn giá trị định mức ghi trên điện trở.

Cách thức đọc giá trị điện trở như thế nào ?

Trên thực tế thì khi chúng ta chọn mua điện trở sẽ có in sẵn giá trị trên linh kiện hoặc mua với số lượng sẽ được người bán vào từng bịt nhỏ và ghi chú giá trị vào đúng không nào. Các bạn nào làm đồ án liên quan đến ngành thì sẽ biết rõ vấn đề này, tuy nhiên thì chúng ta cũng có một cách đọc giá trị điện trở khác đã được học từ năm lớp 12 ở bộ môn Công Nghệ. Đó chính là đọc vòng màu của điện trở, cụ thể thì trên từng một con điện trở sẽ được vạch các vòng màu để chúng ta có thể quy đổi ra giá trị của chúng. Và ta sẽ có các dãy màu tương ứng như sau:

Nhìn vào hình trên chúng ta sẽ thấy có 3 điện trở với các vòng màu khác nhau, các giá trị điện trở sẽ được tính ra thành Ohm sau đó quy về kilo hay meega cho tiện. Cụ thể cách thức quy đổi như sau:

• Điện trở ở vị trí thứ nhất  có giá trị được tính như sau:

  R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ

  →Ta có vòng màu vàng tương ứng với 4, vòng xanh lục tương ứng với 5, và vòng màu đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2. Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng.

• Điện trở ở vị trí thứ 2 có giá trị được tính như sau:

  R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ

  →Ta có vòng màu cam tương ứng với 3, vòng màu xám tương ứng với 8, vòng màu đen tương ứng với 0, và vòng màu cam tương ứng với giá trị số mũ 3. Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ.

• Điện trở ở vị trí thứ 3 có giá trị được tính như sau:

  R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ

  →Ta có vòng màu xanh lục tương ứng với 5, vòng màu đỏ tương ứng với 2, vòng màu tím tương ứng với 7, vòng màu vàng tương ứng với số mũ 4, và vòng màu nâu tương ứng với sai số 1%. Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C.

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong quá trình đọc giá trị của các điện trở thì đối với các điện trở có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống không có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.

Do các điện trở cố định thường có sai số đến 20%, tức là có thể biến đổi xung quanh trị số danh định đến 20%. Cho nên không cần thiết phải có tất cả các trị số 10, 11, 12, 13,… Mặt khác các mạch điện thông thường đều cho phép sai số theo thiết kế nên ta chỉ cần các trị số 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 200,… là đủ.

Quy ước sơ đồ nguyên lý của điện trở là gì ?

Thông thường thì trên sơ đồ nguyên lý thì điện trở được biểu thị 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 vạch chéo (//) = 0,125w

• Một vạch chéo (/) = 0,25w

• Một vạch ngang (-) = 0,5w

• Một vạch đứng (|) = 1,0w

• Hai vạch đứng (||) = 2,0w

• Hai vạch chéo vào nhau (\/) = 5,0w

• Còn vạch (X) = 10,0w

Bên cạnh ghi trị số điện trở thì đôi khi không ghi đơn vị. Cách đọc theo quy ước sau:

• Từ 1 ôm đến 999 ôm ghi là 1 đến 999

• Từ 1000 ôm đến 999 000 ôm ghi là 1K đến 999K

• Từ 1 Mêgaôm trở lên ghi là 1,0; 2,0; 3,0… 5,0… 10,0… 20,0… 

Các đặc tính không lý tưởng trên điện trở:

Trên thực tế trong điện trở có chứa một loạt cảm điện cảm nối tiếp và và một lượng nhỏ điện dung mắc song song. Những đặc tính rất quang trọng đối với các ứng dụng cần hoạt động ở tần số cao. Trong một bộ khuếch đại có độ nhiễu thấp, các đặc tính nhiễu do điện trở vẫn có thể xảy ra. Hệ số nhiệt độ trên điện trở cũng có thể ảnh tới các ứng dụng cần độ chính xác cao. Độ tự cảm, nhiễu quá mức và hệ số nhiệt độ trên điện trở đều phụ thuộc vào công nghệ làm ra nó.

Lời kết:

Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản về điện trở là gì ?. Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu. Vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn.

Website: congnghedoluong.com và thietbicambien.vn

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

[Total: 6   Average: 4.3/5]