TIẾN HÀNH: CÔNG THỨC, TÍNH TOÁN, VÍ DỤ, BÀI TẬP - VẬT LÝ - 2025

Các dẫn của một dây dẫn được xác định như thế nào dễ dàng là để cho một dòng qua điện. Nó không chỉ phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng để sản xuất nó mà còn phụ thuộc vào hình dạng của nó: chiều dài và diện tích mặt cắt ngang.

Ký hiệu được sử dụng cho độ dẫn là G, và nó là nghịch đảo của điện trở R, một đại lượng quen thuộc hơn một chút. Đơn vị SI cho độ dẫn là nghịch đảo của ohm, ký hiệu là Ω ^-1 và được gọi là siemens (S).

Hình 1. Độ dẫn phụ thuộc vào vật liệu và dạng hình học của dây dẫn. Nguồn: Pixabay.

Các thuật ngữ khác được sử dụng trong điện nghe tương tự như độ dẫn điện và có liên quan là độ dẫn điện và độ dẫn điện, nhưng không nên nhầm lẫn chúng. Thuật ngữ đầu tiên trong số các thuật ngữ này là đặc tính nội tại của chất mà từ đó vật dẫn điện được tạo ra và thuật ngữ thứ hai mô tả dòng điện tích qua nó.

Đối với một dây dẫn điện có tiết diện không đổi có diện tích A, chiều dài L và độ dẫn điện σ, độ dẫn điện là:

Độ dẫn điện càng cao thì độ dẫn điện càng cao. Ngoài ra, diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì dòng điện càng dễ cho dây dẫn đi qua. Ngược lại, chiều dài L càng lớn, độ dẫn càng giảm, vì các hạt tải điện hiện tại mất nhiều năng lượng hơn trên các đường đi dài hơn.

Độ dẫn điện được tính như thế nào?

Độ dẫn G của dây dẫn có tiết diện không đổi được tính theo công thức ở trên. Điều này rất quan trọng, bởi vì nếu tiết diện không đổi, bạn phải sử dụng phép tính tích phân để tìm cả điện trở và độ dẫn điện.

Vì nó là nghịch đảo của điện trở, độ dẫn G có thể được tính toán khi biết rằng:

Trong thực tế, điện trở của dây dẫn có thể được đo trực tiếp bằng đồng hồ vạn năng, một thiết bị cũng đo dòng điện và điện áp.

Đơn vị độ dẫn

Như đã nói ở phần đầu, đơn vị đo độ dẫn trong hệ thống quốc tế là Siemens (S). Một dây dẫn được cho là có độ dẫn là 1 S nếu cường độ dòng điện qua nó tăng thêm 1 ampe đối với mỗi hiệu điện thế vôn.

Hãy xem điều đó có thể xảy ra như thế nào thông qua định luật Ohm, nếu nó được viết dưới dạng tính dẫn:

Trong đó V là hiệu điện thế hoặc hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và I là cường độ dòng điện. Về các cường độ này, công thức có dạng như sau:

Trước đây, đơn vị đo độ dẫn là mho (ohm được viết ngược) được ký hiệu là Ʊ, là omega viết hoa ngược. Ký hiệu này không còn được sử dụng và được Siemens thay thế để vinh danh kỹ sư và nhà phát minh người Đức Ernst Von Siemens (1816-1892), người tiên phong trong lĩnh vực viễn thông, nhưng cả hai đều hoàn toàn tương đương nhau.

Hình 2. Độ dẫn điện so với điện trở. Nguồn: Wikimedia Commons. Think tank

Trong các hệ thống đo lường khác, số liệu thống kê (statS) (trong hệ thống cgs hoặc centimet-gam-giây) và absiemens (abS) (hệ thống cgs điện từ) được sử dụng với chữ “s” ở cuối, không biểu thị số ít hoặc số nhiều, và đến từ một tên riêng.

Một số tương đương

1 statS = 1.11265 x 10 ^-12 siemens

1 abS = 1 x 10 ⁹ siemens

Ví dụ

Như đã đề cập trước đây, có điện trở, độ dẫn được biết ngay khi xác định giá trị nghịch đảo hoặc nghịch đảo. Theo cách này, điện trở 100 ohm tương đương với 0,01 siemens.

Dưới đây là hai ví dụ khác về việc sử dụng độ dẫn:

Độ dẫn điện và độ dẫn điện

Chúng là các thuật ngữ khác nhau, như đã được chỉ ra. Độ dẫn điện là một thuộc tính của chất mà vật dẫn được tạo ra, trong khi độ dẫn điện là thích hợp với vật dẫn điện.

Độ dẫn điện có thể được biểu thị theo G là:

σ = G. (L / A)

Dưới đây là bảng với độ dẫn điện của các vật liệu dẫn điện thường được sử dụng:

Bảng 1. Độ dẫn điện, điện trở suất và hệ số nhiệt của một số vật dẫn điện. Nhiệt độ tham khảo: 20 ºC.

Kim loại	σ x 10 6 (S / m)	ρ x 10 -8 (Ω.m)	α ºC -1
Bạc	62,9	1.59	0,0058
Đồng	56,5	1,77	0,0038
Vàng	41.0	2,44	0,0034
Nhôm	35.4	2,82	0,0039
Vonfram	18.0	5,60	0,0045
Bàn là	10.0	10.0	0,0050

Khi bạn mắc các mạch với điện trở song song, đôi khi cần phải có điện trở tương đương. Biết giá trị của điện trở tương đương cho phép thay thế một giá trị duy nhất cho tập hợp các điện trở.

Hình 3. Hội các điện trở mắc song song. Nguồn: Wikimedia Commons. Không có tác giả đọc được bằng máy được cung cấp. Soteke giả định (dựa trên yêu cầu bản quyền). .

Đối với cấu hình điện trở này, điện trở tương đương được cho bởi:

G _eq = G ₁ + G ₂ + G ₃ +… G _n

Nghĩa là, độ dẫn tương đương là tổng của độ dẫn. Nếu bạn muốn biết điện trở tương đương, chỉ cần đảo ngược kết quả.

Bài tập

- Bài tập 1

a) Viết định luật Ôm về độ dẫn.

b) Tìm độ dẫn của một sợi dây vonfram dài 5,4 cm, đường kính 0,15 mm.

c) Lúc này có dòng điện 1,5 A chạy qua dây dẫn. Hiệu điện thế giữa hai đầu của dây dẫn này là bao nhiêu?

Giải pháp cho

Từ các phần trước, bạn phải:

V = I / G

Thay thế cái sau trong cái đầu tiên, nó trông giống như sau:

Ở đâu:

-Ta là cường độ dòng điện.

-L là chiều dài của dây dẫn.

-σ là độ dẫn điện.

-A là diện tích mặt cắt ngang.

Giải pháp b

Để tính toán độ dẫn của dây vonfram này, độ dẫn điện của nó là bắt buộc, được tìm thấy trong Bảng 1:

σ = 18 x10 ⁶ S / m

L = 5,4 cm = 5,4 x 10 ^-2 m

D = 0. 15 mm = 0.15 x 10 ^-3 m

A = π.D ^2/4 = π. (0,15 x 10 ^-3 m) ² /4 = 1,77 x 10 ^-8 m ²

Thay vào phương trình ta có:

G = σ. A / L = 18 x10 ⁶ S / m. 1,77 x ^10-8 m ² / 0,15 x 10 ^-3 m = 2120,6 S.

Giải pháp c

V = I / G = 1,5 A / 2120,6 S = 0,71 mV.

- Bài tập 2

Tìm điện trở tương đương trong đoạn mạch sau và biết i _o = 2 A, tính i _x và công suất tiêu hao của đoạn mạch:

Hình 4. Đoạn mạch mắc song song các điện trở. Nguồn: Alexander, C. 2006. Các nguyên tắc cơ bản của mạch điện. lần thứ 3. Phiên bản. Đồi McGraw.

Giải pháp

Các điện trở được liệt kê: R ₁ = 2 Ω; R ₂ = 4 Ω; R ₃ = 8 Ω; R ₄ = 16 Ω

Khi đó độ dẫn được tính trong từng trường hợp: G ₁ = 0,5 Ʊ; G ₂ = 0,25 Ʊ; G ₃ = 0,125 Ʊ; G ₄ = 0,0625 Ʊ

Và cuối cùng chúng được thêm vào như đã chỉ ra trước đó, để tìm độ dẫn tương đương:

G _eq = G ₁ + G ₂ + G ₃ +… G _n = 0,5 Ʊ + 0,25 Ʊ + 0,125 Ʊ + 0,0625 Ʊ = 0,9375 Ʊ

Do đó R _eq = 1,07 Ω.

Điện áp trên R ₄ là V ₄ = i _o . R ₄ = 2 A. 16 Ω = 32 V, và nó giống nhau đối với tất cả các điện trở, vì chúng được nối song song. Sau đó, có thể tìm thấy các dòng điện chạy qua mỗi điện trở:

-i ₁ = V ₁ / R ₁ = 32 V / 2 Ω = 16 A

-i ₂ = V ₂ / R ₂ = 32 V / 4 Ω = 8 A

-i ₃ = V ₃ / R ₃ = 32 V / 8 Ω = 4 A

-i _x = i ₁ + i ₂ + i ₃ + i _o = 16 + 8 + 4 + 2 A = 30 A

Cuối cùng, công suất tiêu tán P là:

P = (i _x ) ² . R _eq = 30 A x 1,07 Ω = 32,1 W

Người giới thiệu

1. Alexander, C. 2006. Các nguyên tắc cơ bản của mạch điện. lần thứ 3. Phiên bản. Đồi McGraw.
2. Chuyển đổi megaampere / millivolt sang Máy tính absiemens. Được khôi phục từ: pinkbird.org.
3. García, L. 2014. Điện từ học. lần 2. Phiên bản. Đại học Công nghiệp Santander. Cô-lôm-bi-a.
4. Knight, R. 2017. Vật lý cho các nhà khoa học và kỹ thuật: Phương pháp tiếp cận chiến lược. Lề.
5. Roller, D. 1990. Vật lý. Điện, Từ trường và Quang học. Tập II. Biên tập Reverté.
6. Wikipedia. Độ dẫn điện. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Siemens. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.