Định luật Ohm cho đoạn mạch

Định luật Ohm được nhà vật lý người Đức Georg Ohm phát hiện vào năm 1826. Nó mô tả cách dòng điện trong vật dẫn phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào nó và điện trở của chính vật dẫn đó.

Công thức cơ bản của định luật Ohm cho đoạn mạch:

Trong đó I là cường độ dòng điện, U là hiệu điện thế trên đoạn mạch, R là điện trở của đoạn mạch.

Từ công thức này, ta có thể suy ra hai công thức khác để tìm bất kỳ đại lượng nào trong ba đại lượng nếu biết hai đại lượng còn lại:

• Cường độ dòng điện: \(I=\dfrac{U}{R}\);
• Hiệu điện thế: \(U=I\cdot R\);
• Điện trở: \(R=\dfrac{U}{I}\).

Để không phải nhớ ba công thức, bạn có thể dùng "tam giác định luật Ohm": lấy ngón tay che đại lượng cần tìm — bạn sẽ thấy ngay cách tính nó.

Trong tam giác, hiệu điện thế U nằm ở trên cùng, còn cường độ dòng điện I và điện trở R nằm ở dưới. Hãy che đại lượng bạn đang tìm: nếu U và R nằm cạnh nhau theo chiều ngang — ta nhân chúng (\(U=I\cdot R\)); nếu một đại lượng nằm trên đại lượng kia — ta chia số trên cho số dưới (\(I=\frac{U}{R}\), \(R=\frac{U}{I}\)).

Cả ba đại lượng trong định luật Ohm đều được đo bằng đơn vị hệ SI. Cường độ dòng điện đo bằng ampe, hiệu điện thế đo bằng vôn, điện trở đo bằng ohm. Điều quan trọng là phải đổi về đúng các đơn vị này trước khi thay vào công thức: nếu điện trở cho bằng kilohm (kΩ) hoặc miliampe (mA) — hãy đổi chúng sang đơn vị cơ bản trước.

Định luật Ohm được phát biểu theo hai cách, và điều quan trọng là không được nhầm lẫn giữa chúng.

Định luật Ohm cho đoạn mạch mô tả một phần của mạch điện không chứa nguồn điện (ví dụ: một điện trở): \(I=\dfrac{U}{R}\), trong đó U là hiệu điện thế chỉ trên đoạn mạch đó.

Định luật Ohm cho toàn mạch mô tả toàn bộ mạch điện kín bao gồm cả nguồn điện. Bất kỳ nguồn điện nào cũng có điện trở trong r, vì vậy mẫu số sẽ có thêm một số hạng:

Ở đây ε (epsilon) là suất điện động của nguồn, R là điện trở ngoài của mạch, r là điện trở trong của nguồn. Đối với đoạn mạch, ta chỉ tính điện trở ngoài, còn đối với toàn mạch, ta phải tính thêm cả "điện trở bên trong pin".

Định luật Ohm áp dụng cho cả một điện trở đơn lẻ và cho cả đoạn mạch gồm nhiều điện trở — chỉ cần trước tiên bạn tìm được điện trở tương đương của chúng.

• Mắc nối tiếp (các điện trở "nối đuôi nhau"): các điện trở cộng dồn — \(R=R_1+R_2+\dots\). Dòng điện qua tất cả các điện trở là như nhau, còn hiệu điện thế cộng dồn.
• Mắc song song (các điện trở "phân nhánh"): nghịch đảo các điện trở cộng dồn — \(\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dots\). Hiệu điện thế trên tất cả các nhánh là như nhau, còn dòng điện cộng dồn.

Sau khi tìm được R tổng, ta áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch: \(I=\dfrac{U}{R}\).