Sự phụ thuộc của Điện trở vào Vật liệu làm dây dẫn, Công thức liên hệ giữa điện trở và điện trở suất - Vật lý 9 bài 9

Nội dung bài viết này sẽ giúp các em biết sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn? Công thức liên hệ giữa điện trở và điện trở suất (công thức tính điện trở)? yếu tố đặc trưng nào giúp chúng ta nhận biết được vật liệu này dẫn điện tốt hơn vật liệu kia?

I. Sự phụ thuộc của Điện trở vào Vật liệu làm dây dẫn

• Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn:

- Để xác định sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn thì phải tiến hành thí nghiệm đo điện trở với các dây dẫn có cùng chiều dài và cùng tiết diện nhưng làm bằng các vật liệu khác nhau.

⇒ Kết luận: 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.

II. Điện trở suất, công liên hệ giữa điện trở và điện trở suất

1. Điện trở suất

- Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn được đặc trưng bởi một đại lượng là: điện trở suất của vật liệu.

- 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 của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.

- Điện trở suất được ký hiệu là ρ (đọc là rô)

- Đơn vị của điện trở suất là Ω.m (đọc là ôm mét).

Bảng 1: Bảng điện trở suất của một số kim loại ở 20⁰C

* Câu C2 trang 26 SGK Vật Lý 9: Dựa vào bảng 1 (SGK) hãy tính điện trở của đoạn dây dẫn constantan dài l = 1m và có tiết diện S = 1mm².

> Lời giải:

- Qua bảng 1 ta tra được điện trở suất của dây constantan là ρ = 0,50.10^-6 Ω.m; Có nghĩa là nếu ta có một sợi dây constantan hình trụ có chiều dài l₁ = 1m, tiết diện S₁ = 1m² thì điện trở của nó là: R₁ = 0,50.10^-6Ω;

⇒ Điện trở của đoạn dây dẫn constantan dài l = 1m = l₁ và có tiết diện S = 1mm² là R thỏa mãn hệ thức (1mm² = 10^-6m²).

2. Công thức tính điện trở dây dẫn (điện trở thuần)

• Điện trở của dây dẫn tỉ lệ với chiều dài l của dây dẫn, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn:

• Điện trở R của dây dẫn được tính bằng công thức: 

(Công thức tính điện trở này cũng chính là công thức liên hệ giữa điện trở và điện trở suất)

Trong đó:

 R: điện trở của dây dẫn (Ω)

 ρ là điện trở suất Ω.m;

 l là chiều dài dây dẫn (m);

 S là tiết diện dây dẫn (m²).

III. Câu hỏi vận dụng

* Câu C4 trang 27 SGK Vật Lý 9: Tính điện trở của đoạn dây đồng dài l = 4m có tiết diện tròn, đường kính d = 1 mm (lấy π = 3,14).

> Lời giải:

- Ta có: d = 1mm = 10^-3 m

- Bảng điện trở suất (bảng 1 trang 26 sgk - bảng 1 ở trên), ta có:

  ρ_đồng = 1,7.10^-8 (Ωm).

- Diện tích hình tròn:

  (m²).

- Theo công thức tính điện trở: 

* Câu C5 trang 27 SGK Vật Lý 9: Từ bảng 1 (SGK) hãy tính:

- Điện trở của sợi dây nhôm dài 2m và có tiết diện 1mm².

- Điện trở của sợi dây nikêlin dài 8m, có tiết diện tròn và đường kính là 0,4mm (lấy π = 3,14).

- Điện trở của sợi dây đồng dài 400m và có tiết diện 2mm².

> Lời giải:

- Điện trở của dây nhôm là:

- Điện trở của dây nikêlin là: 

- Điện trở của dây đồng là:

* Câu C6 trang 27 SGK Vật Lý 9: Một sợi dây tóc bóng đèn làm bằng vonfam ở 20^oC có điện trở 25Ω, có tiết diện tròn bán kính 0,01mm. Hãy tính chiều dài của dây tóc này (lấy π = 3,14).

> Lời giải:

- Ta có: r = 0,01 mm = 10^-5 m.

- Điện trở suất của vonfam ở 20^oC (bảng 1 trang 26 sgk):

  ρ=5,5.10^-8 (Ωm).

- Diện tích hình tròn:

- Theo công thức tính điện trở dây dẫn ta có: