Khoa học tự nhiên lớp 9
Chủ điểm 4 · ⚡ Vật lí

Điện trở, định luật Ohm, đoạn mạch nối tiếp và song song

Tính điện trở, cường độ dòng điện và hiệu điện thế bằng định luật Ohm, nhận ra mạch nối tiếp hay song song, rồi giải mạch từ rút gọn đến tìm I, U từng phần.

Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 11, Bài 12

⚡ Nhớ nhanh

  • 1Điện trở R = U/I, đơn vị ôm (Ω). Định luật Ohm: I = U/R. R là đặc trưng của vật dẫn, không đổi khi đổi U.
  • 2Điện trở dây dẫn R = ρℓ/S: tỉ lệ thuận với chiều dài ℓ, tỉ lệ nghịch với tiết diện S, phụ thuộc vật liệu (ρ).
  • 3Nối tiếp: I chung, U = U₁ + U₂, R_td = R₁ + R₂ (lớn hơn cả hai). R lớn hơn thì U lớn hơn: U₁/U₂ = R₁/R₂.
  • 4Song song: U chung, I = I₁ + I₂, R_td = R₁R₂/(R₁ + R₂) (nhỏ hơn cả hai). R nhỏ hơn thì I lớn hơn: I₁/I₂ = R₂/R₁.
  • 5Mạch hỗn hợp: rút gọn (gộp song song trước, cộng nối tiếp sau) → tìm I mạch chính = U/R_td → đi ngược tìm U, I từng phần.
  • 6Giải xong luôn kiểm tra: nối tiếp thì U₁ + U₂ = U, song song thì I₁ + I₂ = I.

👀 Nhìn là hiểu

Chuyển giữa nối tiếp và song song, kéo U, R₁, R₂. Xem điện trở nào gánh nhiều hiệu điện thế hơn, nhánh nào có dòng lớn hơn, và R tương đương lớn lên hay nhỏ đi.

+−R₁6 ΩU₁ = 6 VR₂12 ΩU₂ = 12 VCả nguồn U = 18 V chia cho hai điện trởU₁U₂AI = 1 A

Chấm vàng là dòng điện: chạy nhanh và dày hơn khi I lớn. Đổi R hoặc U rồi nhìn các số đổi theo.

Nối tiếp: I chung, U chia

Dòng chung I = 1 A. R₂ lớn hơn nên gánh U lớn hơn: U₁ = 6 V và U₂ = 12 V, cộng lại đúng bằng U = 18 V.

R_td = R₁ + R₂ = 6 + 12 = 18 Ω, lớn hơn cả hai điện trở.

Kiểm tra bằng định luật Ohm: U/R_td = 18/18 = 1 A ✓

1 ⚡ Điện trở và định luật Ohm

Cần nhớ

  • ✦Điện trở R đặc trưng cho mức cản trở dòng điện của vật dẫn: R = U/I. Đơn vị là ôm (Ω), 1 Ω = 1 V/A, 1 kΩ = 1000 Ω.
  • ✦Định luật Ohm: I tỉ lệ thuận với U, tỉ lệ nghịch với R, tức I = U/R. Ví dụ U = 9 V, R = 3 Ω thì I = 3 A.
  • ✦R là đặc trưng của vật dẫn, không phụ thuộc U hay I. Tăng U gấp đôi thì I gấp đôi, còn tỉ số U/I vẫn giữ nguyên.
  • ✦Kiểm chứng bằng mạch: ampe kế nối tiếp đo I, vôn kế song song hai đầu điện trở đo U. Ghi nhiều cặp (U; I), tỉ số U/I luôn ra cùng một số.

Dạng bài

Tính R, U hoặc I theo định luật Ohm

  1. 1 Ghi đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm. Đổi đơn vị về V, A, Ω (1 kΩ = 1000 Ω).
  2. 2 Chọn công thức: tìm I dùng I = U/R, tìm R dùng R = U/I, tìm U dùng U = I·R.
  3. 3 Thay số và tính, viết kèm đơn vị.
  4. 4 Kiểm tra: thế kết quả vào công thức còn lại, phải ra đúng số đã cho ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Không có chuyện "tăng U thì R tăng". Ở ví dụ trên U từ 12 V lên 24 V mà R vẫn 24 Ω, chỉ có I tăng từ 0,5 A lên 1 A.

🔌
Làm mẫu

Đặt U = 12 V vào một điện trở thì I = 0,5 A. Tính R. Nếu tăng U lên 24 V thì I bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

2 📏 Điện trở dây dẫn: chiều dài, tiết diện, vật liệu

Cần nhớ

  • ✦Điện trở dây dẫn phụ thuộc chiều dài, tiết diện và vật liệu: R = ρℓ/S. ρ là điện trở suất của vật liệu.
  • ✦R ∼ ℓ: dây dài gấp đôi thì R gấp đôi. R ∼ 1/S: tiết diện gấp đôi thì R còn một nửa.
  • ✦Tiết diện S ∼ d² nên đường kính gấp đôi thì S gấp bốn, R còn một phần tư.
  • ✦Ví dụ tính: dây constantan có ρ = 0,5·10⁻⁶ Ω·m, dài 10 m, tiết diện 0,5 mm² (= 0,5·10⁻⁶ m²) thì R = 0,5·10⁻⁶ · 10 / 0,5·10⁻⁶ = 10 Ω.

Điện trở suất và công dụng

Vật liệuDẫn điệnDùng làm
Bạc, đồngRất tốt (điện trở suất nhỏ)Dây dẫn điện
NhômTốtDây tải điện (nhẹ và rẻ hơn đồng)
Nichrome, constantanKém hơn nhiềuDây điện trở, dây đun
Nhựa, sứGần như không dẫnVật cách điện

Dạng bài

So sánh điện trở hai dây cùng vật liệu

  1. 1 Cùng vật liệu thì ρ như nhau, chỉ cần xét ℓ và S.
  2. 2 Dây mới dài gấp a lần thì nhân R với a. Tiết diện gấp b lần thì chia R cho b.
  3. 3 Viết R′ = R · a / b rồi thay số.
  4. 4 Kiểm tra: tính lại từng bước (đổi chiều dài rồi đổi tiết diện) phải ra cùng kết quả ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Dây có đường kính gấp đôi thì R còn một phần tư (6 Ω thành 1,5 Ω), không phải còn một nửa, vì tiết diện gấp bốn.

🧵
Làm mẫu

Dây dẫn dài 20 m có điện trở 6 Ω. Dây cùng vật liệu dài 60 m, tiết diện gấp đôi thì có điện trở bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Vì sao dây tải điện đường dài dùng nhôm to bản?

  • ✦Dây càng dài thì R càng lớn, hao phí toả nhiệt I²R càng nhiều. Tăng tiết diện S làm R giảm.
  • ✦Nhôm dẫn điện kém đồng một chút nhưng nhẹ và rẻ hơn nhiều, cột điện đỡ phải chịu tải nặng.

3 ➖ Đoạn mạch nối tiếp

➖ Nối tiếp

Đi theo dây chỉ thấy một đường duy nhất. I chung, U chia.

⏸️ Song song

Có điểm rẽ nhánh rồi nhập lại. U chung, I chia.

Cần nhớ

  • ✦Nối tiếp: I = I₁ = I₂ và U = U₁ + U₂. Ví dụ nguồn 12 V, U₁ = 5 V thì U₂ = 7 V.
  • ✦Điện trở tương đương R_td = R₁ + R₂, luôn lớn hơn mọi điện trở thành phần.
  • ✦Cùng dòng I mà U = IR nên R lớn hơn thì chịu U lớn hơn: U₁/U₂ = R₁/R₂.
  • ✦Một thiết bị hỏng thì cả mạch mất điện. Vì vậy điện trong nhà không mắc nối tiếp.

Dạng bài

Giải mạch hai điện trở nối tiếp

  1. 1 Tính R_td = R₁ + R₂.
  2. 2 Tính dòng chung I = U/R_td.
  3. 3 Tính U₁ = I·R₁ và U₂ = I·R₂.
  4. 4 Kiểm tra: U₁ + U₂ = U và R lớn hơn nhận U lớn hơn ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: R₁ = 6 Ω, R₂ = 12 Ω nối tiếp thì R₂ nhận U lớn hơn (12 V so với 6 V). Điện trở nhỏ hơn chịu U lớn hơn là ngược.

🔗
Làm mẫu

R₁ = 6 Ω nối tiếp R₂ = 12 Ω, đặt vào U = 18 V. Tính R_td, I và U trên mỗi điện trở.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

4 ⏸️ Đoạn mạch song song

Cần nhớ

  • ✦Song song: U = U₁ = U₂ và I = I₁ + I₂. Ví dụ I₁ = 0,3 A, I₂ = 0,5 A thì I = 0,8 A.
  • ✦1/R_td = 1/R₁ + 1/R₂, hai điện trở thì R_td = R₁R₂/(R₁ + R₂). R_td luôn nhỏ hơn điện trở bé nhất.
  • ✦Hai điện trở bằng nhau: R_td = R/2. Ví dụ 10 Ω // 10 Ω thì R_td = 5 Ω.
  • ✦Cùng U mà I = U/R nên R nhỏ hơn thì dòng lớn hơn: I₁/I₂ = R₂/R₁. Dòng điện "đi theo đường dễ nhất".
  • ✦Một nhánh hỏng thì các nhánh khác vẫn chạy, nên điện trong nhà mắc song song.

So hai cách mắc

Nối tiếpSong song
Cường độ dòng điệnI như nhauI chia ra
Hiệu điện thếU chia raU như nhau
Điện trở tương đươngR₁ + R₂, lớn hơn cả haiR₁R₂/(R₁ + R₂), nhỏ hơn cả hai
Một thiết bị hỏngCả mạch mất điệnCác nhánh khác vẫn chạy

Dạng bài

Giải mạch hai điện trở song song

  1. 1 Tính R_td = R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. 2 Song song nên U₁ = U₂ = U. Tính I₁ = U/R₁ và I₂ = U/R₂.
  3. 3 Tính I = I₁ + I₂.
  4. 4 Kiểm tra: R_td nhỏ hơn cả hai R, và U/R_td cũng ra đúng I ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: 6 Ω // 12 Ω không phải 6 + 122 = 9 Ω (trung bình cộng). Đúng là 4 Ω, và phải nhỏ hơn 6 Ω. Ra R_td lớn hơn một trong hai R là chắc chắn sai.

💡
Làm mẫu

R₁ = 6 Ω song song R₂ = 12 Ω, đặt vào U = 12 V. Tính R_td và dòng qua mỗi nhánh.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

5 🧩 Bài toán mạch hỗn hợp

Ba bước giải một mạch

  • ✦1. Rút gọn: gộp các nhóm song song trước, rồi cộng các phần nối tiếp.
  • ✦2. Tìm dòng mạch chính: I = U/R_td.
  • ✦3. Đi ngược lại: phần nối tiếp thì I chung, tìm U từng cái. Phần song song thì U chung, tìm I từng nhánh.

Kiểm tra kết quả trước khi kết luận

Loại mạchKết quả phải thoả
Nối tiếpR_td lớn hơn mọi R thành phần
Song songR_td nhỏ hơn R bé nhất
Nối tiếpU₁ + U₂ = U toàn mạch
Song songI₁ + I₂ = I mạch chính

Dạng bài

Mạch R₁ nối tiếp với cụm (R₂ song song R₃)

  1. 1 Gộp cụm song song: R₂₃ = R₂R₃/(R₂ + R₃). Rồi R_td = R₁ + R₂₃.
  2. 2 Dòng mạch chính I = U/R_td. Đây cũng là dòng qua R₁ và qua cả cụm R₂₃.
  3. 3 U₁ = I·R₁. Hiệu điện thế cả cụm U₂₃ = U − U₁ = I·R₂₃, chung cho R₂ và R₃.
  4. 4 I₂ = U₂₃/R₂, I₃ = U₂₃/R₃. Kiểm tra: I₂ + I₃ = I ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Đừng cộng thẳng R₁ + R₂ + R₃ = 22 Ω. Cụm song song phải gộp thành R₂₃ = 4 Ω trước, nên R_td = 8 Ω.

🧩
Làm mẫu

R₁ = 4 Ω nối tiếp với cụm R₂ = 12 Ω song song R₃ = 6 Ω, đặt vào U = 24 V. Tính R_td, I, U₁ và dòng qua R₂, R₃.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

✏️ Luyện tập

Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.

⚡

Điện trở và định luật Ohm

  1. 1
    Nhận biết

    Đơn vị của điện trở là:

  2. 2
    Thông hiểu

    Đặt U = 9 V vào R = 3 Ω. Cường độ dòng điện bằng:

  3. 3
    Thông hiểu

    Điện trở của dây dẫn KHÔNG phụ thuộc vào:

  4. 4
    Thông hiểu Đặt U = 10 V vào một điện trở thì I = 2 A. Điện trở là R = Ω.
  5. 5
    Thông hiểu Một điện trở có I = 0,5 A khi U = 6 V. Tăng U lên 18 V thì I = A.
📏

Điện trở dây dẫn

  1. 1
    Nhận biết

    Điện trở của một dây dẫn phụ thuộc vào:

  2. 2
    Thông hiểu Dây đồng dài 100 m có điện trở 8 Ω. Dây cùng loại, cùng tiết diện, dài 300 m có điện trở Ω.
  3. 3
    Thông hiểu

    Hai dây cùng vật liệu, cùng chiều dài. Dây thứ hai có đường kính gấp đôi dây thứ nhất. Điện trở dây thứ hai so với dây thứ nhất:

  4. 4
    Vận dụng

    Dây thứ hai cùng vật liệu, dài gấp đôi và tiết diện cũng gấp đôi dây thứ nhất. Điện trở của nó so với dây thứ nhất:

  5. 5
    Vận dụng Dây constantan có ρ = 0,5·10⁻⁶ Ω·m, dài 10 m, tiết diện 0,5 mm² (= 0,5·10⁻⁶ m²). Điện trở của dây là R = Ω.
➖

Đoạn mạch nối tiếp

  1. 1
    Nhận biết

    Trong đoạn mạch nối tiếp thì:

  2. 2
    Nhận biết

    Hai điện trở R₁ = 4 Ω và R₂ = 6 Ω nối tiếp. Điện trở tương đương bằng:

  3. 3
    Thông hiểu

    Trong đoạn mạch nối tiếp, điện trở lớn hơn thì:

  4. 4
    Vận dụng

    Hai đèn nối tiếp vào nguồn 6 V, U₁ = 2,5 V. Hiệu điện thế U₂ bằng:

  5. 5
    Thông hiểu R₁ = 20 Ω nối tiếp R₂ = 40 Ω, đặt vào U = 12 V. Dòng chung I = A và U₁ = V.
⏸️

Đoạn mạch song song

  1. 1
    Thông hiểu

    Hai đèn mắc song song, I₁ = 0,6 A, I₂ = 0,9 A. Dòng mạch chính bằng:

  2. 2
    Thông hiểu

    Điện trong nhà được mắc song song để:

  3. 3
    Vận dụng

    Hai điện trở 6 Ω và 3 Ω ghép song song. Điện trở tương đương bằng:

  4. 4
    Thông hiểu

    Hai điện trở R₁ = R₂ = 10 Ω ghép song song. Điện trở tương đương bằng:

  5. 5
    Thông hiểu

    Trong đoạn mạch song song, nhánh có điện trở nhỏ hơn thì:

  6. 6
    Thông hiểu R₁ = 30 Ω song song R₂ = 60 Ω, đặt vào U = 12 V. R_td = Ω và dòng mạch chính I = A.
🧩

Mạch hỗn hợp

  1. 1
    Thông hiểu

    Với mạch R₁ nối tiếp cụm (R₂ // R₃), thứ tự giải hợp lý là:

  2. 2
    Vận dụng R₁ = 4 Ω nối tiếp cụm R₂ = 12 Ω // R₃ = 6 Ω, U = 24 V. R_td = Ω, dòng chính I = A, U₁ = V.
  3. 3
    Vận dụng Vẫn mạch trên (R₁ = 4 Ω nối tiếp R₂ = 12 Ω // R₃ = 6 Ω, U = 24 V). Dòng qua R₃ là I₃ = A.

🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra và thi chuyên thế nào?

  • •Bài kiểm tra thường hay có bài tính R_td, I, U từng điện trở cho mạch nối tiếp hoặc song song, và câu hỏi so sánh (R nào chịu U lớn hơn, nhánh nào có dòng lớn hơn).
  • •Mạch hỗn hợp thường là bài vận dụng cao hơn: chấm theo ba bước rút gọn, tìm I chính, đi ngược. Nhớ kiểm tra lại U₁ + U₂₃ = U và I₂ + I₃ = I.
  • •Câu lí thuyết hay hỏi điện trở không phụ thuộc U, I và so sánh điện trở dây theo chiều dài, tiết diện (chú ý đường kính gấp đôi thì R còn một phần tư).
Có đề cô giao? Tải lên để làm thử
Chủ điểm tiếp theo
5. Năng lượng điện và công suất điện