Điện trở là gì? Ký hiệu, công thức và ứng dụng

Điện trở là một trong những đại lượng và linh kiện cơ bản nhất trong điện, điện tử. Hầu hết các mạch điện từ đơn giản đến phức tạp đều sử dụng điện trở để hạn chế dòng điện, chia điện áp hoặc bảo vệ các linh kiện khác. Vậy điện trở là gì, ký hiệu và đơn vị của điện trở như thế nào? Bài viết dưới đây của Linh kiện điện tử 3M sẽ giúp mọi người giải đáp những thắc mắc trên

Điện trở là gì

Điện trở là đại lượng biểu thị mức độ cản trở dòng điện của một vật dẫn. Khi điện trở càng lớn, dòng điện đi qua vật dẫn càng khó. Ngược lại, điện trở càng nhỏ thì dòng điện có thể đi qua dễ dàng hơn.

Trong điện tử, thuật ngữ điện trở còn được sử dụng để chỉ resistor – một loại linh kiện điện tử thụ động có nhiệm vụ tạo ra một giá trị điện trở xác định trong mạch. Điện trở thường có hai chân và được sử dụng phổ biến trong các mạch nguồn, mạch LED, mạch điều khiển, cảm biến, Arduino và nhiều thiết bị điện tử khác.

Ký hiệu và đơn vị của điện trở

Điện trở được ký hiệu bằng chữ: R

Đơn vị đo điện trở là Ohm, ký hiệu: Ω

Ngoài Ohm, trong thực tế còn sử dụng các đơn vị lớn hơn như:

• 1 kΩ = 1.000 Ω
• 1 MΩ = 1.000.000 Ω

Ví dụ:

• 100 Ω: điện trở 100 Ohm
• 1 kΩ: điện trở 1.000 Ohm
• 10 kΩ: điện trở 10.000 Ohm
• 1 MΩ: điện trở 1 triệu Ohm

Điện trở có tác dụng gì?

Trong mạch điện, điện trở có tác dụng:

• Hạn chế cường độ dòng điện.
• Chia điện áp trong mạch.
• Bảo vệ LED và các linh kiện điện tử.
• Tạo mức điện áp phù hợp cho transistor và IC.
• Tạo điện trở kéo lên hoặc kéo xuống trong mạch số.
• Kết hợp với tụ điện để tạo các mạch lọc và mạch định thời.
• Chuyển đổi một phần điện năng thành nhiệt năng.

=> Xem thêm: Mạch điện song song là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Công thức tính điện trở

Mối quan hệ giữa điện trở, điện áp và dòng điện được thể hiện thông qua định luật Ohm.

Công thức tính điện trở:

R = U / I

Trong đó:

• R: điện trở, đơn vị Ω.
• U: hiệu điện thế, đơn vị V.
• I: cường độ dòng điện, đơn vị A.

Ví dụ:

Một mạch điện có điện áp 12V và dòng điện chạy qua là 0,02A.

Ta có:

R = 12 / 0,02 = 600 Ω

Như vậy giá trị điện trở cần thiết là khoảng 600 Ω.

Ngoài ra, điện trở của một dây dẫn còn phụ thuộc vào vật liệu, chiều dài và tiết diện của dây. Công thức:

R = ρ × l / S

Trong đó:

• R: điện trở của dây dẫn.
• ρ: điện trở suất của vật liệu.
• l: chiều dài dây dẫn.
• S: tiết diện của dây dẫn.

Nhìn chung, điện trở của dây dẫn sẽ tăng khi chiều dài tăng và giảm khi tiết diện dây lớn hơn. Nhiệt độ cũng có thể là tác nhân gây ảnh hưởng đến điện trở. Tùy vật liệu được sử dụng, giá trị điện trở có thể tăng hoặc giảm khi nhiệt độ thay đổi.

Các loại điện trở phổ biến

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại điện trở với cấu tạo, kích thước và đặc tính khác nhau. Một số loại thường gặp gồm:

Điện trở cố định

Điện trở cố định có giá trị điện trở được thiết lập sẵn và gần như không có sự thay đổi trong quá trình thực hiện bình thường. Một số dạng phổ biến gồm:

• Điện trở than.
• Điện trở màng carbon.
• Điện trở màng kim loại.
• Điện trở oxit kim loại.
• Điện trở dây quấn.

Loại điện trở này thường được ứng dụng phổ biến trong các mạch điện thông thường..

Biến trở

Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi giá trị bằng cách xoay hoặc điều chỉnh cơ cấu trên linh kiện. Biến trở thường được sử dụng để:

• Điều chỉnh âm lượng.
• Điều chỉnh độ sáng.
• Điều chỉnh tốc độ.
• Hiệu chỉnh tín hiệu trong mạch.

Điện trở SMD

Điện trở SMD là loại điện trở có kích thước nhỏ, được thiết kế để gắn trực tiếp lên bề mặt bảng mạch PCB. Loại điện trở này được sử dụng rất nhiều trong:

• Điện thoại.
• Máy tính.
• Thiết bị điện tử dân dụng.
• Mạch điều khiển.
• Các sản phẩm điện tử có kích thước nhỏ.

Nhiệt điện trở NTC và PTC

Nhiệt điện trở là loại điện trở có giá trị thay đổi theo nhiệt độ.

• NTC có giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.
• PTC có giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng.

Hai loại này thường được sử dụng trong các mạch đo nhiệt độ, bảo vệ quá nhiệt, hạn dòng khởi động và các thiết bị điện tử.

Quang trở

Quang trở hay LDR là loại điện trở có giá trị thay đổi theo cường độ ánh sáng. Khi ánh sáng chiếu vào thay đổi, điện trở của linh kiện cũng thay đổi theo. Vì vậy, quang trở thường được sử dụng trong:

• Đèn tự động bật khi trời tối.
• Mạch cảm biến ánh sáng.
• Thiết bị đo cường độ sáng.
• Mạch điều khiển tự động.

=> Xem thêm: Mạch điện hỗn hợp là gì? Nguyên lý và ứng dụng

Cách đọc và đo điện trở

Giá trị điện trở có thể được thể hiện bằng các vòng màu hoặc mã số tùy thuộc vào loại linh kiện.

Cách đọc điện trở 4 vạch màu

Điện trở 4 vòng màu thường được đọc theo nguyên tắc:

• Vạch 1: chữ số thứ nhất.
• Vạch 2: chữ số thứ hai.
• Vạch 3: hệ số nhân.
• Vạch 4: sai số.

Ví dụ:

Điện trở có các vòng màu:

Nâu – Đen – Đỏ – Vàng kim

Trong đó:

• Nâu = 1
• Đen = 0
• Đỏ = nhân 100
• Vàng kim = sai số ±5%

Giá trị điện trở là:

10 × 100 = 1.000 Ω = 1 kΩ ±5%

Cách đọc điện trở 5 vạch màu

Đối với điện trở 5 vòng màu:

• Ba vòng đầu thể hiện ba chữ số có nghĩa.
• Vòng thứ tư là hệ số nhân.
• Vòng thứ năm là sai số.

Điện trở 5 vòng màu thường xuất hiện ở những loại điện trở có độ chính xác cao hơn.

Cách đọc điện trở SMD

Điện trở SMD thường sử dụng các con số để biểu thị giá trị.

Ví dụ:

103

Hai số đầu là 10, số cuối là số lượng số 0 cần thêm vào.

Như vậy:

103 = 10.000 Ω = 10 kΩ

Tương tự:

472 = 4.700 Ω = 4,7 kΩ

Cách đọc điện trở bằng đồng hồ vạn năng

Nếu không xác định được giá trị điện trở bằng vòng màu hoặc mã số, có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để đo.

Các bước cơ bản:

• Ngắt nguồn khỏi mạch điện.
• Chuyển đồng hồ sang chế độ đo điện trở Ω.
• Chọn thang đo phù hợp nếu sử dụng đồng hồ chỉnh thang thủ công.
• Đặt hai que đo vào hai đầu điện trở.
• Đọc giá trị hiển thị trên màn hình.

Khi đo điện trở trong mạch, các linh kiện khác có thể gây ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Vì vậy, trong trường hợp cần độ chính xác cao, nên tách ít nhất một chân điện trở khỏi mạch trước khi đo.

Ứng dụng của điện trở

Điện trở được ứng dụng trong hầu hết các trang biết bị điện - điện tử hiện nay. Một số ứng dụng phổ biến có thể kể đến như:

• Tạo tín hiệu pull-up hoặc pull-down.
• Phân cực transistor.
• Kết hợp với tụ điện tạo mạch RC.
• Sử dụng trong mạch nguồn.
• Hạn dòng cho LED.
• Tạo mạch chia điện áp.
• Điều chỉnh dòng điện.
• Bảo vệ transistor và IC.
• Mạch cảm biến.
• Mạch Arduino và vi điều khiển.
• Thiết bị điện tử dân dụng và công nghiệp.

Cách chọn điện trở phù hợp

Khi lựa chọn điện trở, ngoài giá trị điện trở, mọi người nên quan tâm đến một số thông số khác như:

Giá trị điện trở

Đây là thông số quan trọng nhất, được tính bằng Ω, kΩ hoặc MΩ.

Ví dụ:

• 220 Ω
• 1 kΩ
• 4,7 kΩ
• 10 kΩ
• 100 kΩ

Công suất điện trở

Công suất cho biết khả năng chịu công suất của điện trở.

Một số mức thường gặp:

• 1/8W
• 1/4W
• 1/2W
• 1W
• 2W
• 5W

Nếu sử dụng điện trở có công suất quá thấp so với công suất thực tế trong mạch, điện trở có thể nóng, cháy hoặc hư hỏng.

Sai số

Sai số cho biết mức chênh lệch cho phép giữa giá trị thực tế và giá trị danh định.

Các mức thường gặp gồm:

• ±1%
• ±2%
• ±5%
• ±10%

Những mạch yêu cầu độ chính xác cao nên sử dụng điện trở có sai số nhỏ.

Loại điện trở

Tùy từng ứng dụng có thể lựa chọn:

• Điện trở cố định.
• Điện trở SMD.
• Điện trở công suất.
• Biến trở.
• NTC.
• PTC.
• Quang trở.

Việc lựa chọn đúng loại và thông số điện trở sẽ giúp mạch hoạt động ổn định, an toàn và chính xác hơn.

Câu hỏi thường gặp về điện trở

Điện trở càng lớn thì dòng điện càng lớn hay nhỏ

Theo định luật Ohm, khi điện áp không đổi, điện trở càng lớn thì dòng điện chạy qua mạch càng nhỏ.Ngược lại, nếu điện trở giảm thì dòng điện có thể tăng.

Điện trở có phân cực âm dương không

Phần lớn các điện trở thông thường không phân cực. Do đó, có thể lắp điện trở theo cả hai chiều trong mạch mà không ảnh hưởng đến hoạt động.

Điện trở có làm giảm điện áp không

Điện trở có thể tạo ra sự sụt áp khi có dòng điện chạy qua. Vì vậy, điện trở thường được sử dụng trong các mạch chia áp hoặc để tạo mức điện áp cần thiết cho linh kiện.

Tổng kết

Điện trở là đại lượng thể hiện khả năng cản trở dòng điện, và cũng là linh kiện cần nắm bắt khi học điện tử cơ bản. Để sử dụng điện trở đúng cách, mọi người cần chú ý đến các thông số như giá trị điện trở, công suất, sai số và loại điện trở. Đồng thời, việc biết cách đọc vòng màu, mã SMD và sử dụng đồng hồ vạn năng sẽ giúp quá trình lựa chọn, kiểm tra và sửa chữa mạch điện trở nên thuận tiện hơn.