Định luật Ohm Hướng dẫn

Tổng quan

Định luật Ohm là nền tảng của phân tích mạch điện, mô tả mối quan hệ định lượng giữa cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở trong một vật dẫn. Thông qua giả lập tương tác này, bạn sẽ tự mình kiểm chứng công thức $V = IR$ và khám phá cách hiệu điện thế và điện trở cùng quyết định độ lớn của dòng điện.

Bối cảnh

Khái niệm chính

Công thức và diễn giải

Các bước thí nghiệm

1. 1

   Khám phá mối quan hệ Dòng điện - Hiệu điện thế

   Giữ thanh trượt điện trở không đổi ở mức $500\Omega$. Tăng dần hiệu điện thế từ $1.5V$ lên $9.0V$. Quan sát xu hướng của dòng điện ($I$) trong bảng dữ liệu. Bạn sẽ thấy: khi điện trở không đổi, hiệu điện thế càng cao thì dòng điện càng ____? (Gợi ý: Ghi lại các giá trị ở các mức hiệu điện thế khác nhau và xem chúng có tỉ lệ thuận hay không.)
2. 2

   Khám phá mối quan hệ Dòng điện - Điện trở

   Giữ thanh trượt hiệu điện thế không đổi ở mức $4.5V$. Tăng điện trở từ $100\Omega$ lên $2000\Omega$. Để ý tốc độ di chuyển của các điểm màu xanh trong mạch. Bạn sẽ thấy: khi hiệu điện thế không đổi, điện trở càng cao thì dòng điện càng ____? (Gợi ý: Khi điện trở tăng gấp đôi, dòng điện thay đổi thế nào?)
3. 3

   Quan sát các trường hợp cực hạn

   Thử đặt hiệu điện thế ở mức tối đa ($9.0V$) và điện trở ở mức tối thiểu ($100\Omega$). Chú ý cảnh báo 'Dòng điện cao'. Khi dòng điện vượt quá $25mA$, các linh kiện trong mạch thực tế có thể bị hỏng do tỏa nhiệt nhanh.
4. 4

   Thay đổi chiều dòng điện

   Nhấn nút 'Chiều dòng điện' để thấy sự khác biệt giữa 'Dòng điện quy ước' và 'Dòng electron'. Suy nghĩ: Tại sao chúng ta thường dùng chiều từ cực dương sang cực âm trong phân tích mạch điện?

Mục tiêu học tập

• Hiểu và trình bày chính xác nội dung định luật Ohm và ý nghĩa vật lý của nó
• Sử dụng thuần thục phương pháp kiểm soát biến số để thiết kế và thực hiện các thí nghiệm điện
• Làm chủ việc áp dụng $V=IR$ và các công thức biến đổi của nó trong phân tích mạch điện cơ bản
• Phát triển tư duy khoa học bằng cách dự đoán dữ liệu thí nghiệm dựa trên các định luật vật lý

Ứng dụng thực tế

• Thiết bị gia dụng: Công tắc điều chỉnh độ sáng đèn hoặc núm vặn âm lượng điều chỉnh dòng điện bằng cách thay đổi biến trở.
• An toàn mạch điện: Cầu chì được thiết kế dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, tự động ngắt khi dòng điện quá cao (quyết định bởi $V/R$).
• Công nghệ cảm biến: Cảm biến áp suất trong cân điện tử hoạt động bằng cách thay đổi điện trở thông qua sự biến dạng.
• Sạc nhanh: Các thiết bị di động có được dòng điện ($I$) và công suất ($P$) cao hơn bằng cách tăng hiệu điện thế sạc ($V$) khi điện trở ($R$) bị giới hạn.
• Đo bằng đa năng kế: Sử dụng hiệu điện thế nội bộ đã biết và dòng điện đo được để tính toán điện trở chưa biết.

Sự hiểu lầm phổ biến

Đọc thêm

• Wikipedia - Ohm's Law