Điện trở là một trong những linh kiện quan trọng nhất trong thiết bị điện tử. Được biết đến với chức năng điều khiển dòng điện trong mạch điện, điện trở không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi bị hư hỏng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn vai trò của điện trở trong mạch điện tử và ứng dụng thực tế của chúng trong cuộc sống hàng ngày.
Điện trở (R) là một linh kiện điện tử có khả năng chống lại dòng điện, đo bằng đơn vị ôm (Ω). Điện trở hoạt động dựa trên định luật Ohm, trong đó điện trở được xác định bởi tỉ lệ giữa điện áp (U) và dòng điện (I) qua nó:
R=U/I
R thường được chia thành hai loại: điện trở cố định và điện trở biến đổi. Điện trở cố định có giá trị không thay đổi trong suốt quá trình hoạt động, trong khi điện trở biến đổi có thể điều chỉnh giá trị.
Xem thêm: Cách đọc bảng màu điện trở dễ hiểu, chính xác nhất
Định luật Ohm là nền tảng để mô tả mối quan hệ giữa điện áp (V), dòng điện (I) và điện trở (R) trong mạch điện. Định luật phát biểu rằng hiệu điện thế đi qua một điện trở tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua nó, với hệ số tỷ lệ chính là giá trị của điện trở (R). Công thức biểu diễn mối quan hệ này là:
V = I * R
Tuy nhiên trong thực tế, các linh kiện điện tử, bao gồm cả điện trở đều tồn tại một lượng nhỏ điện dung và điện cảm. Do đó, mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong mạch thực tế sẽ chịu ảnh hưởng nhất định bởi các yếu tố này, đặc biệt ở tần số cao.
Đúng như tên gọi của mình, vai trò chính của điện trở là điều chỉnh dòng điện. Tuy nhiên, điện trở còn đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng trong mạch điện tử gồm:
Đây là chức năng cơ bản nhất của điện trở. Theo định luật Ohm (I = V/R), cường độ dòng điện (I) tỉ lệ nghịch với điện trở (R). Nói cách khác, với cùng một hiệu điện thế (V), điện trở càng lớn thì dòng điện chạy qua mạch càng nhỏ.
Điều này chứng tỏ khi tăng R trong mạch thì dòng điện chạy qua mạch sẽ giảm, nhờ đó giúp bảo vệ các bộ phận nhạy cảm khỏi hư hỏng do dòng điện quá mức và đảm bảo toàn bộ mạch hoạt động ổn định.
Điện trở không chỉ hạn chế dòng điện chạy qua mà còn dùng để chia điện áp thành các mức điện áp nhỏ hơn. Mạch chia điện trở là ví dụ điển hình, trong đó điện áp đầu vào được chia thành hai hoặc nhiều mức điện áp đầu ra khác nhau, tùy thuộc vào tỷ lệ giữa các điện trở được sử dụng.
Khi dòng điện chạy qua điện trở, năng lượng điện một phần được chuyển hóa thành nhiệt năng. Hiệu ứng này được ứng dụng trong nhiều thiết bị gia nhiệt như lò sưởi điện, bếp điện, máy sấy tóc, v.v.
Trong mạch RC, điện trở đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát dòng nạp và xả của tụ điện. Khi được kết nối nối tiếp với tụ điện, điện trở sẽ điều chỉnh dòng điện chảy vào và ra khỏi tụ, từ đó xác định thời gian nạp và xả của mạch. Cụ thể, khi đóng mạch, điện trở giới hạn dòng điện tức thời đổ vào tụ, khiến cho điện áp trên tụ tăng dần theo thời gian thay vì đột ngột.
Điện trở xuất hiện rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử gia dụng như điện thoại di động, máy tính, tivi, tủ lạnh, điều hòa, v.v. Chúng đảm bảo dòng điện và điện áp hoạt động ổn định cho các linh kiện, chip xử lý, hay màn hình hiển thị.
R được tích hợp trong các thiết bị y tế như máy đo điện tim, máy trợ tim, máy siêu âm để đo lường các tín hiệu sinh học, điều khiển hoạt động của thiết bị và đảm bảo an toàn cho bệnh nhân.
Trong lĩnh vực năng lượng, điện trở được dùng trong các hệ thống năng lượng mặt trời, năng lượng gió để chuyển đổi năng lượng, điều khiển dòng điện và bảo vệ hệ thống khỏi quá tải.
Điện trở cố định có giá trị không thay đổi trong quá trình hoạt động, thường được sử dụng trong các mạch điện tử đơn giản và không cần điều chỉnh giá trị.
Điện trở có thể thay đổi giá trị được gọi là biến trở, hay còn được gọi là chiết áp hoặc điện trở không cố định. Chúng ta thường thấy loại biến trở này trong nhà như nút điều chỉnh ánh sáng hoặc nút điều chỉnh âm lượng loa…
Đện trở nhiệt là một loại điện trở đặc biệt có trở kháng thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, điện trở cũng tăng theo. Đặc tính trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cảm biến nhiệt độ, ví dụ như trong tủ lạnh, máy lạnh và các thiết bị điện tử khác.
Ưu điểm nổi bật của loại điện trở này là kích thước nhỏ gọn và độ nhạy nhiệt cao giúp tích hợp dễ dàng vào các mạch điện tử có kích thước hạn chế. Bên cạnh vai trò cảm biến, điện trở nhiệt còn được ứng dụng trong các mạch bảo vệ quá nhiệt cho bộ nguồn, giúp ngắt dòng điện khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép, đảm bảo an toàn cho thiết bị.
Tương tự như điện trở nhiệt, điện trở quang có khả năng thay đổi giá trị R dựa trên tác động vật lý, nhưng thay vì nhiệt độ, yếu tố tác động ở đây là ánh sáng. Khi cường độ ánh sáng chiếu vào, điện trở quang tăng lên, điện trở sẽ giảm xuống. Nói cách khác, điện trở quang đạt giá trị lớn nhất trong bóng tối và giảm dần khi ánh sáng chiếu vào càng mạnh.
Trong mạch điện mắc song song, điện áp trên mỗi điện trở sẽ luôn bằng nhau. Trong khi đó, dòng điện sẽ phân chia qua các nhánh sao cho dòng điện chạy qua mỗi điện trở tỉ lệ nghịch với giá trị điện trở của nó.
Công thức tính R khi mắc song song: 1/Rtđ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3+….
Là cách mắc liên tiếp các loại điện trở với nhau. Khi đó, điện trở tương đương sẽ bằng các điện trở cộng lại với nhau, và cường độ dòng điện cũng sẽ hoàn toàn bằng nhau.
Công thức tính R khi mắc nối tiếp: Rtd = R1 + R2 + R3 + ….
Cách mắc này là tổng hợp của cách mắc điện trở song song và điện trở mắc nối tiếp. Mục đích của việc mắc hỗn hợp là để tạo ra điện trở tối ưu hơn.
Ví dụ: nếu ta cần một điện trở 9KΩ ta có thể mắc 2 điện trở 15KΩ song song sau đó mắc nối tiếp với điện trở 1,5KΩ. Khi đó giá trị của điện trở tương đương sẽ được tính bởi công thức:
Rtd = (R1*R2/R1+R2) + R3
Thay giá trị vào, ta có công thức sau: Rtd = (15 * 15)/ (15 + 15) + 1,5 => Rtd = 9 kΩ
Breakout SOT23 MSOP10
Breakout USB type C 4 chân
Remote RF 433MHz
Breakout USB 3.0 type A Cái
Breakout USB type C 12 chân