Điện trở suất là gì? Ký hiệu điện trở và công thức tính điện điện trở suất cho các loại vật liệu sẽ được tổng hợp qua bài viết sau
Điện trở suất là đại lượng vật lý tượng trưng cho khả năng cản trở dòng điện. Tùy vào mỗi loại vật liệu khác nhau thì khả năng cản trở dòng điện sẽ khác nhau, còn dựa vào kích cỡ chiều dài, tiết diện,… Chúng được gọi chung là điện trở suất.
Những chất có điện trở suất cao có thể sử dụng làm vật liệu cách điện, những chất có điện trở suất thấp có thể dùng làm vật liệu dẫn điện. Điện trở suất dựa vào bản chất để phản ánh khả năng cản trở sự dịch chuyển hướng của các hạt mang điện, tùy vào từng chất liệu khác nhau.
Một số ứng dụng của điện trở suất trong đời sống:
- Khảo sát địa lý: Điện trở suất giúp dò các mạch nước ngầm và các tài nguyên phía dưới lòng đất.
- Trong xây dựng: Điện trở suất giúp phân tích các tầng địa chất để tìm ra khả năng xây dựng theo từng khu vực. Ngoài ra phương pháp chụp cắt lớp điện trở suất còn giúp khảo sát và xây dựng đường hầm.
- Thiết kế hệ thống chống sét: Thiết bị chống sét sử dụng biện pháp đo điện trở đất để thiết kế nên.
- Tính toán khả năng dẫn điện: Tránh tình trạng cản trở dòng điện của dây dẫn.
Điện trở suất được ký hiệu bằng chữ ρ được sử dụng trong tiếng Hy Lạp, với đơn vị chuẩn SI là Ohm – met ký hiệu là Ω⋅m.
Ví dụ: Dây dẫn dài 1m có điện trở giữa hai đầu là 1 Ω thì điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn là Ω⋅m
Điện trở suất có ba cách tính như sau:
Công thức này được tính dựa trên độ lớn của điện trường xuyên qua tạo ra một mật độ dòng điện nhất định.
Trong đó:
ρ [Ω⋅m] :Điện trở suất của vật liệu
E [V/m]: độ lớn của điện trường.
J [A/m2] : độ lớn mật độ dòng điện.
Công thức này được tính dựa trên chiều dài, diện tích mặt cắt và điện trở vật liệu
Trong đó:
ρ [Ω⋅m] :Điện trở suất của vật liệu
R [Ω]: điện trở của vật liệu.
I [m]: chiều dài của vật liệu.
A [m2]: diện tích mặt cắt ngang của vật liệu.
Cách tính này phụ thuộc vào điện trở, tiết diện, chiều dài dây dẫn
Trong đó:
ρ [Ω⋅m] :Điện trở suất của vật liệu
R [Ω]: điện trở của vật liệu.
S: tiết diện.
I [m]: chiều dài của vật liệu.
Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ, điện trở suất của các chất bán dẫn thì giảm theo nhiệt độ. Các chất siêu dẫn khi nhiệt độ giảm đến mức giới hạn thì điện trở sẽ biến mất. Điện trở suất còn phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do bên trong các chất.
Bảng điện trở suất của một số chất:
| STT | Vật liệu | Điện trở suất ở 200℃ [Ωm] | Hệ số điện trở nhiệt [ K-1] |
| 1 | Bạc | 1,59 x 10-8 | 0,0041 |
| 2 | Đồng | 1,72×10-8 | 0,0043 |
| 3 | Vàng | 2, 44×10-8 | 0,0034 |
| 4 | Nhôm | 2, 82×10-8 | 0,0044 |
| 5 | Sắt | 1, 0×10-7 | 0,005 |
| 6 | Bạch Kim | 1, 1×10-7 | 0,00392 |
| 7 | Chì | 2, 2×10-7 | 0,0039 |
| 8 | Thủy Ngân | 9, 8 ×10-7 | 0,0009 |
| 9 | Silic | 6, 40 x 102 | -0,075 |
| 10 | Cao su | 1013 | Chưa xác định |
Trên là tổng hợp kiến thức về điện trở suất là gì? Cũng như cách tính điện trở suất cho một số vật liệu ưa dùng.
CẢM BIẾN ÁP SUẤT LÀ GÌ?
Câu hỏi: Điện trở suất là gì? Kí hiệu và đơn vị của điện trở suất là gì? Ý nghĩa của điện trở suất.
Trả lời:
Điện trở suất của một vật liệu [hay một chất] có trị số bằng điện trở của một đoạn dây dẫn hình trụ được làm bằng vật liệu đó có chiều dài 1m và có tiết diện là 1m2.
Điện trở suất được kí hiệu là ρ [đọc là “rô”].
Đơn vị của điện trở suất là Ω.m [đọc là “ôm mét”]
Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về điện trở suất nhé:
1. Sự phụ thuộc của điện trở suất với nhiệt độ
Điện trở suất của các chất và nhiệt độ có sự liên quan khá lớn. Thông thường, ở các vật liệu kim loại, điện trở suất sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Ở vật liệu bán dẫn, điện trở suất lại tỷ lệ nghịch với với nhiệt độ, nhiệt độ cao thì điện trở suất lại thấp.
Trong thực tế, điện trở suất của các chất còn phụ thuộc vào các cơ chế tán xạ của điện tử trong vật liệu như: Tán xạ sai hỏng, tán xạ trên phono, tán xạ trên spin. Ngoài ra, điện trở suất còn phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do trong chất,…
2. Công thức tính điện trở từ điện trở suất
Công thức tính điện trở suất
Công thức tính điện trở suất của một dây dẫn được tính với công thức như sau:
Kí hiệu của điện trở suất
Với ρ là điện trở suất, R là điện trở, S là tiết diện, l là chiều dài của dây dẫn. Điện trở của dây dẫn điện tỉ lệ thuận với chiều dài l của dây dẫn. Đồng thời tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn điện và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn.
3. Các định nghĩa liên quan đến điện trở suất
Tích điện trở suất mật độ
Ngoài ra, một đại lượng quan trọng không kém điện trở suất đó là tích của điện trở suất với mật độ [hay còn gọi là tích điện trở suất mật độ]. Đại lượng này có thể làm cho dây dẫn điện dày và to hơn để có điện trở thấp tương đương. Đây là điểm nên lưu ý khi bạn chọn tiết diện dây dẫn. Vì vậy, mọi người người thường muốn tíchđiện tro suat mật độ thấp.
Bảng ví dụ:
| Vật liệu |
Điện trở suất [nΩ·m] |
Mật độ [g/cm³] |
Tích mật độ điện trở suất [nΩ·m·g/cm³] |
| Natri | 47,7 | 0,97 | 46 |
| Liti | 92,8 | 0,53 | 49 |
| Đồng | 16,78 | 8,96 | 150 |
Lấy ví dụ khác như bạc, một kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhưng mật độ lại cao. Nếu sử dụng bạc làm dây dẫn thì tiết diện sẽ dày và nặng. Đó cũng là lí do mà điện trở suất của nhôm thường được chọn làm dây dẫn truyền tải điện đi xa hơn với điện trở suất của đồng [nhôm nhẹ hơn đồng].
Điện trở suất của đồng thấp hơn các điện trở suất của kim loại khácĐiện trở suất phức
Trong phân tích phản ứng của các loại vật liệu với dòng điện xoay chiều hoặc các ứng dụng như EIT [chụp cắt lớp trở kháng]. Việc thay thế suất điện trở bằng các đại lượng phức [biểu diễn dưới dạng tổng của 2 đại lượng, ví dụ như a+bi] như trở kháng suất [hay suất trở kháng] là điều cần thiết.
Trở kháng suất được tính là tổng của điện trở suất [phần thực] và tổng của điện kháng suất [phần ảo]. Độ lớn của trở kháng suất là căn bậc hai của tổng bình phương các độ lớn của 2 đại lượng vừa đề cập.
4. Ý nghĩa điện trở suất trong thực tiễn
Trong thực tiễn, ý nghĩa của điện trở suất là vô cùng quan trọng vì chúng cho người dùng biết được nên sử dụng loại vật liệu nào cho các hạng mục điện và điện tử nào để phù hợp nhất.
Ví dụ như trong ứng dụng làm dây dẫn điện thông thường. Thì một dây dẫn điện tốt phải có điện trở suất thấp, khi đó hiệu quả dẫn điện mới cao. Chúng ta không thể lựa chọn những vật liệu dẫn điện kém để làm dây dẫn được. Đồng sẽ là một lựa chọn hợp lý khi chúng có điện trở suất thấp mà giá thành lại rẻ. Điện trở suất của chất này chỉ khoảng 1.72×10-8Ωm. Điều này khiến cho chúng trở nên lý tưởng để sử dụng làm dây điện. Bạc và vàng là những kim loại có điện trở suất thấp hơn nhiều, tuy nhiên giá thành của chúng quá cao khiến cho chúng không thể trở thành dây dẫn điện được.
Bên cạnh đó, điện trở suất còn là yếu tố then chốt trong các linh kiện điện tử. Đối với các mạch tích hợp, điện trở suất của các vật liệu trong chip là rất quan trọng. Một số khu vực cần có điện trở rất thấp và có thể kết nối với các khu vực khác nhau của vi mạch bên trong. Trong khi các vật liệu khác cần cách ly các khu vực khác nhau. Lúc này điện trở suất là điều kiện cần để thực hiện nhiệm vụ này.