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?
Một thiết bị – linh kiện được đánh giá khá là quan trong khi lựa chọn các loại dây dẫn điện gia đình hoặc công trình. Vậy bạn hiểu về khái niệm ý nghĩa điện trở suất là gì không?. Nó điện trở có phụ thuộc nhiệt độ hay không?. Làm thế nào để tính điện sở suất?. Hãy cùng chúng tôi Phukiendienmattroi đi tìm giải đáp cho các loại điện trở thông dụng và những câu hỏi cần thiết khi lựa chọn dây dẫn điện.
Khái niệm điện trở suất là gì?
Với mọi loại vật liệu thì sẽ có một đại lượng đặc trưng nói lên khả năng để cản trở dòng điện theo kích thước khác nhau như: chiều dài, tiết diện. Đối với các chất có điện trở xuất cao sẽ được sử dụng làm các loại vật liệu cách điện. Còn chất có điện trở suất thấp thường được ứng dụng làm vật liệu dẫn điện như chất dẫn điện đồng và nhôm được làm lõi các loại dây điện.
Đơn vị?
Về cơ bản thì điện trở sẽ phản ánh khả năng cản trở sự dịch chuyển thao hướng của các hạt mang điện tích của mỗi chất liệu khác nhau.
Đơn vị của điện trở suất trong hệ đơn vị chuẩn SI là Ohm. met [Ω. m]
Công thức tính điện trở suất theo nhiệt độ
Chất và nhiệt độ có sự liên quan khá lớn của điện trở. Ở các vật liệu kim loại thông thường thì điện trở sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Còn ở vật liệu bán dẫn điện trở suất lại tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Khi nhiệt độ càng cao thì nó lại càn thấp khi hoạt động.
Trong thực tế thì các điện trở suất của các chất còn phụ thuộc ở các cơ chế tán xạ điện tử trong vật liệu: tán xạ sai hỏng, tán xạ trên phono, tán xạ trên spin. Mặc khác, điện trở còn phụ thuộc vào mật độ điện tử do hoạt động trong chất đó..
Công thức điện trở từ
Tính công thức điện trở
với R là điện trở, S là tiết diện ngang [m2], l là chiều dài của khối vật dẫn [m].
Định luật Ohm vi phân còn cho định nghĩa [m2]theo công thức:
Với E là cường độ điện trường, J là mật độ dòng điện.
Người ta còn định nghĩa điện trở suất là nghịch đảo của độ dẫn điện:
Công thức điện trở của dây dẫn như sau:
Ký hiệu điện trở suất:
- 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.
Các ý nghĩa
Tích điện trở của mật độ
Có một đại lượng được đánh giá khá là quạn trọng không kém đó là tích điện trở suất và mật độ. Hay còn được gọi là điện tích điện trở mật độ đại lượng có làm cho dây dẫn điện dày và to hơn. Với mục đích làm cho điện trở hạ thấp tương đương điện trở. Do đó, người thiết kế kỹ thuật thường lựa chọn tich có mật độ thấp. Điều cần lưu ý để chọn tiết diện dây dẫn cho mọi hệ thống điện dân dụng và gia đình.
Bảng giá trị điện trở thông dụng
| Vật liệu | Điện trở suất Ωm, ở 200C | Hệ số nhiệt điện trở [K−1] |
| Bạc | 1,59×10-8 | 0,0041 |
| Đồng | 1,72×10-8 | 0,0043 |
| Vàng | 2, 44×10-8 | 0,0034 |
| Nhôm | 2, 82×10-8 | 0,0044 |
| Tungsten | 5, 6×10-8 | 0,0045 |
| Hợp kim Cu-Zn | 0, 8×10-7 | 0,0015 |
| Sắt | 1, 0×10-7 | 0,005 |
| Bạch kim | 1, 1×10-7 | 0,00392 |
| Chì | 2, 2×10-7 | 0,0039 |
| Mangan | 4, 4 ×10-7 | 0,000002 |
| Constantan | 4, 9 ×10-7 | 0,00001 |
| Thủy ngân | 9, 8 ×10-7 | 0,0009 |
| Nichrome | 1, 10 ×10-6 | 0,0004 |
| Cacbon | 3, 5 ×10-5 | -0,0005 |
| Gecmani | 4, 6 ×10-1 | -0,048 |
| Silic | 6, 40 x 102 | -0,075 |
| Thủy tinh | 1010 – 1014 | Chưa xác định |
| Cao su | 1013 | Chưa xác định |
| Lưu huỳnh | 1015 | Chưa xác định |
| Parapin | 1017 | Chưa xác định |
| Thạch anh | 7, 5 x 1017 | Chưa xác định |
| PET | 1020 | Chưa xác định |
| Teflon | 1022 – 1024 | Chưa xác định |
Bảng ví dụ:
Vật liệu | Điện trở suất [nΩ·m] | Mật độ [g/cm³] | Tích mật độ điện trở suất [nΩmg/cm³] |
Natri | 47,7 | 0,97 | 46 |
Liti | 92,8 | 0,53 | 49 |
Đồng | 16,78 | 8,96 | 150 |
Tương tự:
Bạc là loại kim loại được đánh giá có khả năng dẫn điện tốt nhưng mật độ tích điện trở lại cao. Khi sử dụng bạc là chất dẫn điện thì tiết điện sẽ dày và năng hơn các vật liệu khác. Mà trong khi đó, nhôm thường được chọn làm dây dẫn truyền tải cho đường truền tốt hơn với điện trở suất của đồng. Theo bản nguyên tố hóa học – vật lý thì nhôm có thông số nhẹ hơn đồng.
Điện trở suất phức
Dựa theo bản phân tích đánh giá về phản ứng hóa học của các vật liệu với dòng điện xoay chiều hoặc ứng dụng như EIT. Nó sẽ thay thế suất điện trở bởi các “đại lượng phức” được biểu diễn dưới dạng tổng của 2 đại lượng như trở kháng suất là điều cần.
* EIT : Chụp cắt lớp trở kháng
Trở kháng suất hay suất trở kháng là tổng của điện trở suất [ phần thực ] và ổng điện kháng suất [ phần ảo ]. Mà độ lớn của trở kháng suất sẽ là căn bậc 2 của tổng bình phương các độ lớn 2 đại lượng điện trở và điện kháng suất.
Ngược lại, nếu nhú độ dẫn điện được biểu diễn như một số phức và thậm chí như một ma trận các số phức. Hoặc trong các vật liệu bất đẳng hướng nó sẽ được gọi là độ dẫn nạp. Với độ dẫn nạp thì nó là tổng của một phần thực [ dộ dẫn điện ] và một phần [ đố điện nạp ] theo một công thức:
Y = G + jB
Trong đó: – Y là độ dẫn nạp và được đo bằng siemens hay mho [Ʊ], nghịch đảo của ohm. – G: Độ dẫn điện được đo bằng siemens – j: Đơn vị ảo
– B: Độ điện nạp [đo bằng siemens]