Máy tính điện trở suất làm gì
Công cụ này xác định điện trở suất (ρ, đọc là "rô") của một vật liệu từ phép đo thực tế: điện trở của mẫu đồng nhất, chiều dài và tiết diện ngang của mẫu. Điện trở suất là đặc tính nội tại của vật liệu — khác với điện trở, nó không phụ thuộc vào kích thước hay hình dạng của vật, nên đây là đại lượng dùng để so sánh đồng với nhôm, hoặc để nhận diện một dây dẫn chưa biết. Công cụ cũng cho biết độ dẫn điện (σ) của vật liệu, đơn giản là nghịch đảo của điện trở suất.
Cách sử dụng
Nhập ba giá trị đo được và đọc kết quả:
- Điện trở R — tổng điện trở của mẫu tính bằng ôm (Ω), chẳng hạn từ phép đo bốn dây (Kelvin).
- Chiều dài L — quãng đường dòng điện đi dọc theo mẫu, tính bằng mét.
- Tiết diện ngang A — diện tích mà dòng điện chạy qua, tính bằng mét vuông. Với dây tròn đường kính d, A = π × (d / 2)2. Lưu ý 1 mm² bằng 0.000001 m².
Kết quả chính là điện trở suất tính bằng ôm-mét (Ω·m). Bảng cũng hiển thị theo micro-ôm-mét (μΩ·m), về số trị giống hệt đơn vị kỹ thuật thông dụng Ω·mm²/m, cùng với độ dẫn điện tính bằng siemens trên mét.
Giải thích công thức
Điện trở, điện trở suất, chiều dài và tiết diện liên hệ với nhau qua định nghĩa của điện trở suất. Bắt đầu từ điện trở của một dây dẫn đồng nhất và giải ra ρ:
$$ R = \rho \frac{L}{A} \quad\Rightarrow\quad \rho = \frac{R \cdot A}{L} $$Độ dẫn điện là nghịch đảo của điện trở suất:
$$ \sigma = \frac{1}{\rho} $$Ở đây R tính bằng ôm, L bằng mét và A bằng mét vuông, cho ra ρ theo ôm-mét (Ω·m) và σ theo siemens trên mét (S/m). Công thức giả định mẫu đồng nhất ở nhiệt độ cố định, vì với hầu hết kim loại, điện trở suất tăng theo nhiệt độ.
Ví dụ minh họa
Một dây đồng dài 10 m với tiết diện ngang 0.000001 m² (1 mm²), điện trở đo được là 0.168 Ω. Thay vào công thức:
$$ \rho = \frac{0.168 \times 0.000001}{10} = 1.68 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m} $$Độ dẫn điện là nghịch đảo:
$$ \sigma = \frac{1}{\rho} = 5.95 \times 10^7\ \text{S/m} $$Điện trở suất 1.68 × 10-8 Ω·m (0.0168 μΩ·m) khớp với giá trị tra bảng của đồng ủ ở 20 °C, xác nhận mẫu là đồng.
Câu hỏi thường gặp
Điện trở suất và điện trở khác nhau thế nào? Điện trở (R, tính bằng ôm) phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của một vật cụ thể, còn điện trở suất (ρ, tính bằng ôm-mét) là đặc tính nội tại của chính vật liệu. Một dây dài và mảnh với một dây ngắn và to cùng loại kim loại sẽ có điện trở khác nhau nhưng điện trở suất giống hệt.
Làm sao tính tiết diện ngang của dây tròn? Dùng A = π × (d / 2)2, với d là đường kính dây. Ví dụ, dây đường kính 2 mm có A = π × (0.001)2 ≈ 0.00000314 m². Đổi từ mm² sang m² bằng cách nhân với 0.000001.
Nhiệt độ có ảnh hưởng đến kết quả không? Có. Điện trở suất của hầu hết kim loại tăng theo nhiệt độ, nên các giá trị tham chiếu được công bố ở một nhiệt độ nhất định, thường là 20 °C. Hãy đo điện trở ở nhiệt độ đã biết nếu bạn muốn so sánh kết quả với các bảng tham chiếu.
