Lý 9 Bài 9: Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
Ở lớp 7, ta đã biết đồng là kim loại dẫn điện tốt, chỉ kém có bạc, nhưng lại rẻ hơn bạc rất nhiều. Vì thế đồng thường được dùng làm dây dẫn để nối các thiết bị và dụng cụ trong các mạng điện. Vậy căn cứ vào đặc trưng nào để biết chính xác vật liệu này dẫn điện tốt hơn vật liệu kia? Để trả lời được các câu hỏi trên mời các em cùng nghiên cứu bài học.
Mục lục nội dung
1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn
- Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn được đặc trưng bằng một đại lượng được gọi là điện trở suất của vật liệu, kí hiệu là ρ, đơn vị của điện trở suất là Ôm.mét (Ω.m).
- 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 đều là 1m2.
- Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.
1.2. Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
Điện trở của các dây dẫn có cùng chiều dài và cùng tiết diện tỉ lệ thuận với điện trở suất của vật liệu làm các dây dẫn.
1.3. Công thức tính điện trở
- Công thức: \(R = \rho \frac{l}{S} \)
- Trong đó
- l là chiều dài dây dẫn (m)
- ρ là điện trở suất (Ω.m)
- S là tiết diện dây dẫn (m2)
- R là điện trở của dây dẫn (Ω)
1.4. Liên hệ thực tế
Nước biển có điện trở suất khoảng 0,2 Ω.m còn nước uống thông thường có điện trở suất trong khoảng từ 20 Ω.m đến 2000 Ω.m ⇒ Nước biển dẫn điện tốt hơn nước uống thông thường khoảng từ 100 đến 10000 lần
1.5. Phương pháp giải
Tính chiều dài dây dẫn, tiết diện và điện trở suất cảu dây dẫn
Từ công thức \(R = \rho \frac{l}{S} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} l = \frac{{R{\rm{S}}}}{\rho }\\ S = \frac{{\rho l}}{R}\\ \rho = \frac{{R{\rm{S}}}}{l} \end{array} \right. \)
2. Bài tập minh họa
2.1. Dạng 1: Xác định sự thay đổi của điện trở
Một dây dẫn đồng chất có chiều dài l, tiết diện đều S có điện trở là 8 Ω được gập đôi thành một dây dẫn mới có chiều dài \(\frac{l}{2} \). Điện trở của dây dẫn mới tăng hoặc giảm bia nhiêu lần?
Hướng dẫn giải
Do dây dẫn được gập đôi lại nên chiều dài giảm đi 2 lần và tiết diện tăng 2 lần.
Chiều dài giảm 2 lần nên điện trở giảm 2 lần, tiết diện tăng 2 lần nên điện trở giảm 2 lần. Kết quả là giảm 4 lần.
2.2. Dạng 2: Tìm điện trở của dây dẫn
Hai dây dẫn bằng đồng có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện S1 = 5 mm2 và điện trở R1 = 8,5 Ω . Dây thứ hai có tiết diện S2 = 0,5 mm2. Tính điện trở R2.
Hướng dẫn giải
Ta có: \(\frac{{{S_1}}}{{{S_2}}} = \frac{5}{{0,5}} = 10 \Rightarrow {S_2} = \frac{{{S_1}}}{{10}} \)
Vậy R2 = 10.R1 = 10.8,5 = 85 Ω
3. Luyện tập
3.1. Bài tập tự luận
Câu 1: Một dây dẫn bằng đồng có điện trở 6,8 với lõi gồm 20 sợi đồng mảnh. Tính điện trở của mỗi sợi dây mảnh này, cho rằng chúng có tiết diện như nhau.
Câu 2: Cuộn dây thứ nhất có điện trở là R1 = 20 Ω, được quấn bằng dây dẫn có chiều dài tổng cộng là l1 = 40 m và có đường kính tiết diện là d1 = 0,5 mm. Dùng dây dẫn được làm từ cùng vật liệu như cuộn dây thứ nhất nhưng có đường kính tiết diện của dây là d2 = 0,3 mm để quấn một cuộn dây thứ hai, có điện trở R2 = 30 Ω. Tính chiều dài tổng cộng của dây dẫn dùng để quấn cuộn.
Câu 3: Người ta dùng dây Nikêlin (một loại hợp kim) làm dây nung chco một bếp điện. Nếu dùng loại dây này với đường kính tiết diện là 0,6mm thì cần dây có chiều dài là 2,88m. Hỏi nếu không thay đổi điện trở của dây nung, nhưng dùng dây loại này với đường kính tiết diện là 0,4mm thì dây phải có chiều dài là bao nhiêu?
Câu 4: Hai dây dẫn bằng đồng có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện S1 = 10 m2 và điện trở R1 = 7 Ω . Dây thứ hai có tiết diện S2 = 1 m2. Tính điện trở R2.
3.2. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Hai đoạn dây bằng đồng, cùng chiều dài có tiết diện và điện trở tương ứng là S1, R1 và S2, R2. Hệ thức nào dưới đây là đúng?
A. S1R1 = S2R2
B. \(\frac{{{S_1}}}{{{R_1}}} = \frac{{{S_2}}}{{{R_2}}} \)
C. R1R2 = S1S2
D. Cả ba hệ thức trên đều sai
Câu 2: Hai dây dẫn bằng nhôm có chiều dài, tiết diện và điện trở tương ứng là I1, S1, R1 và I2, S2, R2. Biết l1 = 4l2 và S1 = 2S2. Lập luận nào sau đây về mối quan hệ giữa các điện trở R1 và R2 của hai dây dẫn này là đúng?
A. Chiều dài lớn gấp 4 lần, tiết diện lớn gấp 2 lần thì điện trở lớn gấp 4.2 = 8 lần. Vậy R1 = 8.R2.
B. Chiều dài lớn gấp 4 lần thì điện trở nhỏ hơn 4 lần, tiết diện lớn gấp 2 lần thì điện trở lớn gấp 2 lần. Vậy \({R_1} = \frac{{{R_2}}}{2} \) .
C. Chiều dài lớn gấp 4 lần thì điện trở lớn gấp 4 lần, tiết diện lớn gấp 2 lần thì điện trở nhỏ hơn 2 lần. Vậy R1 = 2.R2.
D. Chiều dài lớn gấp 4 lần, tiết diện lớn gấp 2 lần thì điện trở nhỏ hơn 4.2 = 8 lần. Vậy \({R_1} = \frac{{{R_2}}}{8} \)
Câu 3: Để tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào tiết diện dây dẫn, cần phải xác định và so sánh điện trở của các dây dẫn có những đặc điểm nào?
A. Các dây dẫn này phải có cùng tiết diện, được làm từ cùng một vật liệu nhưng có chiều dài khác nhau.
B. Các dây dẫn này phải có cùng chiều dài, được làm từ cùng một vật liệu nhưng có tiết diện khác nhau.
C. Các dây dẫn này phải có cùng chiều dài, cùng tiết diện nhưng được làm bằng các vật liệu khác nhau.
D. Các dây dẫn này phải được làm từ cùng một vật liệu nhưng có chiều dài và tiết diện khác nhau.
Câu 4: Ba dây dẫn có cùng chiều dài, cùng tiết diện. Dây thứ nhất bằng đồng có điện trở R1, dây thứ hai bằng nhôm có điện trở R2, dây thứ ba bằng sắt có điện trở R3. Câu trả lời nào dưới đây là đúng khi so sánh điện trở của các dây dẫn?
A. R3 > R2 > R1
B. R1 > R3 > R2
C. R2 > R1 > R3
D. R1 > R2 > R3
4. Kết luận
Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được:
- Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn
- Điện trở suất và công thức điện trở
Tham khảo thêm
- doc Lý 9 Bài 1: Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn
- doc Lý 9 Bài 2: Điện trở của dây dẫn- Định luật Ôm
- doc Vật lý 9 Bài 3: Thực hành: Xác định điện trở của một dây dẫn bằng ampe kế và vôn kế
- doc Lý 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp
- doc Lý 9 Bài 5: Đoạn mạch song song
- doc Lý 9 Bài 6: Bài tập vận dụng định luật Ôm
- doc Lý 9 Bài 7: Sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây dẫn
- doc Lý 9 Bài 8: Sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn
- doc Lý 9 Bài 10: Biến trở- Điện trở dùng trong kĩ thuật
- doc Lý 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn
- doc Lý 9 Bài 12: Công suất điện
- doc Lý 9 Bài 13: Điện năng- Công của dòng điện
- doc Lý 9 Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng
- doc Lý 9 Bài 15: Thực hành: Xác định công suất của các dụng cụ điện
- doc Lý 9 Bài 16: Định luật Jun- Lenxo
- doc Lý 9 Bài 17: Bài tập vận dụng định luật Jun- Lenxơ
- doc Lý 9 Bài 18: Thực hành: Kiểm nghiệm mối quan hệ Q~ I2 trong định luật Jun- Lenxo
- doc Lý 9 Bài 19: Sử dụng an toàn và tiết kiệm điện
- doc Lý 9 Bài 20: Tổng kết chương I Điện Học