Định luật Ôm là gì? Nội dung và công thức định luật Ohm?

1. Định luật Ôm là gì?

Định luật Ohm là một trong những định luật quan trọng nhất trong lĩnh vực vật lý điện. Được đặt tên theo nhà vật lý người Đức Georg Ohm, định luật này đã được phát triển và được công bố trên một bài báo vào năm 1827. Định luật Ohm giải thích mối quan hệ giữa điện áp, cường độ dòng điện và trở kháng trong một mạch điện đơn giản. Theo đó, khi áp dụng điện áp lên một mạch điện, dòng điện sẽ chảy qua mạch đó. Điều này có thể được mô tả bằng một phương trình phức tạp hơn so với phương trình đơn giản chỉ mô tả điện áp và cường độ dòng điện.

Định luật Ohm đã được kiểm chứng trên nhiều quy mô khác nhau, từ các mạch điện đơn giản đến các mạch điện phức tạp hơn. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 20, người ta đã cho rằng định luật Ohm sẽ không áp dụng được trên quy mô nguyên tử. Tuy nhiên, vào năm 2012, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng định luật Ohm vẫn có thể áp dụng trên quy mô nguyên tử. Các thí nghiệm đã chứng minh rằng định luật Ohm hoạt động với các dây dẫn silicon nhỏ chỉ với bốn nguyên tử rộng và một nguyên tử cao, bất chấp kỳ vọng ban đầu.

Định luật Ohm cũng là cơ sở cho nhiều ứng dụng khác nhau trong đời sống và công nghiệp. Ví dụ, nó được sử dụng trong thiết kế các mạch điện tử như bộ điều khiển, bộ lưu điện, bộ chuyển đổi điện, và nhiều thiết bị khác. Định luật Ohm cũng là cơ sở cho việc xây dựng các hệ thống điện lưới, nơi mà các đường dây điện được thiết kế để có trở kháng thấp và dòng điện có thể được truyền tải hiệu quả.

Vậy, định luật Ohm là một định luật vật lý điện rất quan trọng và đã được chứng minh hiệu quả trên nhiều quy mô khác nhau. Các nghiên cứu cũng đang tiếp tục để tìm hiểu thêm về ứng dụng của định luật này trên các quy mô mới và trong các lĩnh vực khác nhau của vật lý.

2. Nội dung của định luật Ohm: 

Nội dung định luật Ohm là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực vật lý, đặc biệt là trong các ứng dụng điện tử và kỹ thuật điện. Định luật này được công bố lần đầu tiên vào năm 1827 bởi nhà vật lý người Đức Georg Simon Ohm. Định luật Ohm cung cấp cho chúng ta một cách để tính toán cường độ dòng điện thông qua hiệu điện thế và điện trở của một vật dẫn điện.

Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện đi qua một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm của vật dẫn đó. Tuy nhiên, tỷ lệ này còn phụ thuộc vào điện trở của vật dẫn điện. Hiệu điện thế và điện trở là hai yếu tố quan trọng để hiểu rõ hơn về định luật Ohm.

Hiệu điện thế là một yếu tố đo lường khả năng của một nguồn điện để tạo ra một dòng điện trong một mạch điện. Nó được tính bằng đơn vị volt (V) và được biểu diễn bằng ký hiệu “E”. Điện trở là một yếu tố đo lường khả năng của một vật dẫn điện để chống lại sự thông qua của dòng điện. Nó được tính bằng đơn vị ohm (Ω) và được biểu diễn bằng ký hiệu “R”.

Định luật Ohm cũng cho thấy rằng mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện trở là một mối quan hệ ngược, nghĩa là khi điện trở tăng lên, cường độ dòng điện giảm xuống và ngược lại. Điều này là do khi điện trở tăng, nó sẽ làm giảm sức bật của nguồn điện, dẫn đến sự giảm cường độ dòng điện.

Ngoài ra, định luật Ohm còn cho thấy mối liên hệ giữa các yếu tố điện học khác nhau như điện dung và cảm kháng. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn về định luật Ohm và các ứng dụng của nó, chúng ta cần phải tìm hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện như điện trở, tụ điện, cuộn cảm và các loại mạch điện khác. Điều này sẽ giúp chúng ta áp dụng định luật Ohm một cách hiệu quả hơn trong các lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ khác nhau.

3. Công thức định luật Ohm:

Công thức tính định luật Ôm là một trong những công thức cơ bản nhất trong lĩnh vực điện học. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử và đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và thiết kế các mạch điện. Công thức này được biểu diễn bằng phương trình I = U/R, trong đó các ký hiệu I, U và R đại diện cho các yếu tố điện học khác nhau.

Cụ thể, cường độ dòng điện I là đại lượng đo lường lượng điện tích chuyển động qua một điểm trên mạch điện trong một đơn vị thời gian. Đơn vị đo cường độ dòng điện là ampe (A) và được đo bằng một thiết bị đo gọi là ampe kế. Điện áp U là sự khác biệt về năng lượng giữa hai điểm trên mạch điện, được đo bằng đơn vị vôn (V). Điện trở R là khả năng của một vật dẫn để cản trở sự lưu thông của dòng điện, được đo bằng đơn vị ôm (Ω).

Công thức tính định luật Ôm cho phép tính toán cường độ dòng điện trong một mạch điện dựa trên điện áp và điện trở của nó. Các thông số này có thể được sử dụng để đánh giá hiệu suất và tính toán các thông số kỹ thuật cần thiết cho các thiết bị điện tử. Vì vậy, hiểu biết về công thức này là rất quan trọng trong việc nghiên cứu và áp dụng các ứng dụng điện tử.

4. Ứng dụng của định luật Ôm: 

Định luật Ôm, hay còn gọi là định luật Newton thứ nhất, là một trong những định luật quan trọng nhất trong vật lý cơ bản. Nó mô tả sự tương tác giữa các vật thể với nhau, thông qua sức đẩy và sức kéo, và đưa ra quy tắc vận tốc của vật thể khi có lực tác động lên nó. Định luật Ôm sử dụng một số khái niệm cơ bản như khối lượng, gia tốc và lực.

Định luật Ôm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả vật lý và kỹ thuật. Một số ví dụ về ứng dụng của định luật Ôm là:

4.1. Thiết kế và xây dựng các kết cấu chịu lực:

Định luật Ôm giúp các kỹ sư tính toán được lực tác động lên các kết cấu chịu lực và thiết kế chúng sao cho đủ mạnh để chịu được tải trọng. Các công trình xây dựng như cầu, tòa nhà, tàu thuyền, máy bay, v.v. đều được xây dựng bằng cách áp dụng định luật Ôm.

4.2. Thiết kế và sản xuất các công cụ và máy móc:

Định luật Ôm giúp các kỹ sư tính toán được lực tác động lên các bộ phận của máy móc và thiết kế chúng sao cho đủ mạnh để hoạt động hiệu quả. Điều này áp dụng cho động cơ, gia công cơ khí, máy bơm, v.v.

4.3. Thiết kế các bộ lọc và hệ thống xử lý nước, khí, và chất thải:

Định luật Ôm giúp các kỹ sư tính toán được lực tác động lên các bộ lọc và hệ thống xử lý và thiết kế chúng sao cho đủ mạnh để loại bỏ các chất độc hại. Các hệ thống xử lý nước, khí và chất thải đều dựa trên nguyên lý này.

4.4. Phân tích và thiết kế các hệ thống điều khiển tự động:

Định luật Ôm giúp các kỹ sư tính toán được lực tác động lên các bộ phận của hệ thống và thiết kế chúng sao cho đủ mạnh để điều khiển hệ thống hoạt động hiệu quả. Ví dụ như hệ thống đèn giao thông, hệ thống điều hòa không khí, v.v.

4.5. Nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới:

Định luật Ôm giúp các nhà khoa học tính toán được các tính chất vật lý của các vật liệu và phát triển ra các vật liệu mới có tính chất đặc biệt. Các loại kim loại và hợp kim, vật liệu dẻo, vật liệu chống cháy, v.v. đều được phát triển dựa trên nguyên tắc của định luật Ôm.

Tóm lại, định luật Ôm là một định luật quan trọng và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đối với các kỹ sư và nhà khoa học, nó là một công cụ hữu ích để tính toán và thiết kế các sản phẩm và công nghệ hiệu quả hơn.

5. Bài tập vận dụng: 

Câu 1. Tìm phát biểu sai

A. Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi điện trở của mạch ngoài rất nhỏ

B. Suất điện động E của nguồn điện luôn có giá trị bằng độ giảm điện thế mạch trong.

C. Suất điện động E của nguồn điện có giá trị bằng tốc độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong.

D. Điện trở toàn phần của toàn mạch là tổng giá trị số của điện trở trong và điện trở tương đương của mạch ngoài.