Vật nào sau đây là vật cách điện điện môi Chi Tiết

Bí kíp về Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi 2021

Bạn đang tìm kiếm từ khóa Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi 2022-02-22 10:55:09 san sẻ Bí kíp về trong nội dung bài viết một cách Mới Nhất.

Trong điện tử và điện từ học, điện trở của một vật là đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật đó. Đại lượng nghịch hòn đảo của điện trở là điện dẫn hay độ dẫn điện, và là đặc trưng cho kĩ năng cho dòng điện chạy qua. Điện trở có một số trong những tính chất tương tự như ma sát trong cơ học. Đơn vị SI của điện trở là ohm ( $Ω$ ), còn của điện dẫn là siemens (S) (trước gọi là “mho” và ký hiệu bằng ).

Nội dung chính

Mục lục

Giới thiệuSửa đổi

Điện trở và điện dẫnSửa đổi

Định luật OhmSửa đổi

Liên hệ với điện trở suất và điện dẫn suấtSửa đổi

Đo lườngSửa đổi

Điện trở tĩnh và vi saiSửa đổi

Mạch điện xoay chiềuSửa đổi

Trở kháng và dẫn nạpSửa đổi

Tính chất vật lýSửa đổi

Sự phụ thuộc nhiệt độSửa đổi

Thay đổi điện trở theo nhiệt độSửa đổi

Năng lượng điện thất thoát dưới dạng nhiệtSửa đổi

Năng lượng điện truyềnSửa đổi

Xem thêmSửa đổi

Tham khảoSửa đổi

Liên kết ngoàiSửa đổi

Video tương quan

Điện trở của một vật đa phần tùy từng vật liệu làm ra nó. Những vật làm từ chất cách điện như cao su đặc thường có điện trở cao và điện dẫn thấp, trong lúc những vật làm từ chất dẫn điện như sắt kẽm kim loại thì có điện trở thấp và điện dẫn cao. Mối quan hệ này được màn biểu diễn bằng điện trở suất và điện dẫn suất. Tuy nhiên, điện trở và điện dẫn không riêng gì có tùy từng thực ra của vật tư mà còn thay đổi theo như hình dạng và kích thước của vật thể bởi chúng là những đại lượng ngoại diên chứ không nội hàm. Ví dụ, một dây dẫn dài và mảnh có điện trở to nhiều hơn dây dẫn ngắn và dày. Mọi vật đều cản trở dòng điện ở tại mức độ nhất định, trừ chất siêu dẫn có điện trở bằng không.

Điện trở $R$ của một vật được định nghĩa bằng tỉ số giữa điện áp $U$ và dòng điện $I$ qua nó, còn điện dẫn $G$ thì ngược lại:

R

=

U

I

G

=

I

U

1

R

displaystyle R=frac UI,qquad G=frac IU=frac 1R
$displaystyle R=frac UI,qquad G=frac IU=frac 1R$

Đối với nhiều vật tư và Đk, $U$ và $I$ tỉ lệ thuận với nhau, và do đó $R$ và $G$ là hằng số (tuy nhiên chúng vẫn tùy từng như hình dạng, kích thước, vật liệu của vật và những yếu tố khác ví như nhiệt độ hay biến dạng). Quan hệ tỉ lệ này được gọi là định luật Ohm, và những vật tư tuân theo nó được gọi là vật tư ohmic.

Với một số trong những linh phụ kiện, như máy biến áp, diode hay pin, $U$ và $I$ không trọn vẹn tỉ lệ thuận với nhau. Đôi khi tỉ số $U / I$ vẫn đang còn ích, và được gọi là điện trở dây cung hay điện trở tĩnh,[1][2] bởi chúng tương ứng với nghịch hòn đảo độ dốc của một dây cung giữa gốc tọa độ và đặc tuyến VA. Trong những trường hợp khác, đạo hàm $dU / dI$ thường được sử dụng; đại lượng này được gọi là điện trở vi sai.

Giới thiệuSửa đổi

Tương quan thủy lực so sánh dòng điện chạy trong mạch như nước chạy trong ống. Khi một ống (trái) chứa nhiều tóc (phải), nên phải vận dụng một đè nén to nhiều hơn để đạt cùng một dòng chảy. Dòng điện chạy qua vật có điện trở lớn tựa như đẩy nước chạy qua một ống đầy tóc: cần một lực đẩy lớn (lực điện động) để tạo ra dòng chảy (dòng điện).

Trong mối tương quan thủy lực, dòng điện chạy trong dây (hoặc điện trở) tựa như nước chảy trong ống, và độ giảm điện áp trên dây tựa như độ giảm áp suất đẩy nước qua ống. Điện dẫn tỉ lệ với vận tốc dòng chảy với một áp suất cho trước, và điện trở tỉ lệ với áp suất cần để đạt được một dòng chảy.

Điện trở và điện dẫn của một dây dẫn, điện trở hay linh phụ kiện khác thường tùy từng hai yếu tố chính:

hình học (hình dạng), và

vật tư

Hình học bởi khó đẩy nước qua một ống dài, nhỏ, hơn là một ống ngắn, dày. Tương tự, một dây đồng dài mảnh có điện trở cao hơn nữa (độ dẫn điện thấp hơn) một dây đồng ngắn, dày.

Vật liệu cũng quan trọng vì một ống chứa đầy tóc sẽ ngăn cản dòng chảy của nước hơn là một ống rỗng với cùng hình dạng và chiều kích. Tương tự, electron trọn vẹn có thể thuận tiện và đơn thuần và giản dị chạy qua một dây đồng, nhưng khó chạy qua một dây thép cùng hình dạng và kích cỡ, và hầu như không thể chạy qua một chất cách điện như cao su đặc. Sự rất khác nhau giữa đồng, thép và cao su đặc là vì cấu trúc hiển vi và thông số kỹ thuật kỹ thuật electron của chúng, và được đặc trưng bởi điện trở suất.

Điện trở và điện dẫnSửa đổi

Một điện trở 75 Ω, được ký hiệu bằng mã màu điện tử (tímlụcđenvàngđỏ). Có thể dùng ohm kế để xác nhận giá trị này.

Những vật cho dòng điện chạy qua được gọi là vật dẫn điện (tiếng Anh: conductor). Một thiết bị với điện trở nhất định để dùng trong mạch được gọi là một điện trở (tiếng Anh: resistor). Vật dẫn điện được làm từ những vật tư có độ dẫn điện cao như sắt kẽm kim loại, nhất là đồng và nhôm. Mặt khác, điện trở được làm từ nhiều loại vật tư tùy thuộc vào điện trở nên phải có, lượng tích điện phân tán, độ đúng chuẩn và giá tiền.

Định luật OhmSửa đổi

Đặc tuyến VoltAmpere của bốn thiết bị: hai điện trở, một diode, và một pin điện. Trục hoành màn biểu diễn độ sụt áp, trục tung màn biểu diễn cường độ dòng điện. Định luật Ohm được thỏa mãn thị hiếu khi đặc tuyến là một đường thẳng trải qua gốc tọa độ. Do đó hai điện trở được gọi là ohmic, nhưng diode và pin thì không.

Với nhiều vật tư, cường độ dòng điện $I$ qua vật tỉ lệ thuận với điện áp $U$ trên nó:

displaystyle Ipropto V

với một khoảng chừng rộng những điện áp và dòng điện. Do đó, điện trở và điện dẫn của những vật hay linh phụ kiện đó không thay đổi. Quan hệ này được gọi là định luật Ohm, và những vật tư tuân theo nó được gọi là vật tư ohmic. Dây dẫn và điện trở là những ví dụ của linh phụ kiện ohmic. Đồ thị màn biểu diễn dòng điệnđiện áp của một thiết bị ohmic là một đường thẳng trải qua gốc tọa độ với độ dốc dương.

Nhiều linh phụ kiện và vật tư dùng trong điện tử không tuân theo định luật Ohm; dòng điện không tỉ lệ thuận với điện áp, do đó điện trở thay đổi tùy từng điện áp và dòng điện trải qua nó. Chúng được gọi là phi tuyến tính hay phi ohmic. Diode và đèn huỳnh quang là một số trong những ví dụ của thiết bị không ohmic. Đặc tuyến VA của chúng là một đường cong.

Liên hệ với điện trở suất và điện dẫn suấtSửa đổi

Một điện trở với hai tiếp điểm điện ở hai đầu.

Điện trở của một vật phụ thuộc đa phần vào hai yếu tố: vật tư và hình dạng của nó. Với một vật tư cho trước, điện trở của vật tỉ lệ nghịch với diện tích quy hoạnh s tiết diện và tỉ lệ thuận với chiều dài của vật. Do đó, trong trường hợp vật có tiết diện không đổi, điện trở $R$ và điện dẫn $G$ của vật trọn vẹn có thể được xem bằng

=

ρ

=

σ

displaystyle beginalignedR&=rho frac ell A,\[5pt]G&=sigma frac Aell .endaligned

trong số đó

là chiều dài vật dẫn, tính bằng mét (m),
$A$ là diện tích quy hoạnh s tiết diện của vật, tính bằng mét vuông (mét vuông),
$ρ$ (rho) là điện trở suất của chất làm ra vật, tính bằng ohm-mét (Ω·m),
$σ$ (sigma) là điện dẫn suất của chất làm ra vật, tính bằng siemens trên mét (S·m1).

Điện trở suất là đại lượng biểu thị kĩ năng cản trở dòng điện của một vật tư. Điện trở suất và điện dẫn suất là những hằng số tỉ lệ nên chỉ có thể tùy từng vật liệu của vật mà không tùy từng như hình dạng của vật. Điện dẫn suất là nghịch hòn đảo của điện trở suất: $σ = 1 / ρ.$

Công thức trên không trọn vẹn đúng chuẩn và chỉ đúng trong trường hợp tỷ trọng dòng điện là như nhau ở mọi nơi trong vật. Tuy nhiên, công thức là một xấp xỉ tốt so với những vật dẫn dài như dây điện.

Một trường hợp khác mà công thức trên không đúng là với dòng điện xoay chiều (AC), bởi hiệu ứng mặt phẳng ngay dòng điện chạy ở TT vật dẫn. Vì nguyên do này, tiết diện hình học của vật khác với tiết diện hiệu dụng mà dòng điện chạy qua, nên điện trở cao hơn nữa so với thường thì. Tương tự, nếu hai vật dẫn đặt gần nhau có dòng điện AC chạy qua, điện trở của chúng sẽ tăng do hiệu ứng lân cận. Ở tần số điện thương mại, những hiệu ứng này tác động lớn với những dây dẫn cường độ cao, như những busbar ở những phân trạm điện,[3] hoặc những cáp điện vói cường độ cỡ vài trăm ampe.

Điện trở suất của những vật tư rất khác nhau trọn vẹn có thể chênh lệch rất rộng. Ví dụ như điện dẫn suất của teflon thấp hơn của đồng khoảng chừng 1030 lần, còn bán dẫn nằm ở vị trí khoảng chừng giữa và thay đổi tùy từng nhiều yếu tố.

Đo lườngSửa đổi

Dụng cụ để đo điện trở được gọi là ohm kế. Những ohm kế đơn thuần và giản dị không thể đo đúng chuẩn điện trở thấp vì điện trở của chính ohm kế làm gián đoạn việc đo lường và thống kê, nên những thiết bị đúng chuẩn hơn như four-terminal sensing được sử dụng.

Điện trở tĩnh và vi saiSửa đổi

Đồ thị đặc tuyến VoltAmpere của một thiết bị không ohmic (tím). Điện trở tĩnh tại điểm

A

là nghịch hòn đảo của độ dốc đường thẳng

B

trải qua gốc tọa độ. Điện trở vi sai tại

A

là nghịch hòn đảo của độ dốc đường thẳng tiếp tuyến

C

Đặc tuyến VoltAmpere của một linh phụ kiện có điện trở vi sai âm, một hiện tượng kỳ lạ ít gặp trong số đó đặc tuyến VA không đơn điệu.

Nhiều linh phụ kiện điện tử như diode và pin điện không tuân theo định luật Ohm. Chúng được gọi là không ohmic hay phi tuyến tính, và đặc tuyến VoltAmpere của chúng không phải là đường thẳng trải qua gốc tọa độ.

Điện trở và điện dẫn vẫn trọn vẹn có thể được định nghĩa cho những linh phụ kiện không ohmic. Tuy nhiên, khác với điện trở ohmic, điện trở phi tuyến tính không phải là hằng số mà thay đổi tùy từng điện áp hay dòng điện qua vật. Hai loại điện trở khi đó là:[1][2]

Điện trở tĩnh (static resistance)Điện trở tĩnh tương ứng với định nghĩa thường thì của điện trở và bằng điện áp chia cho cường độ dòng điện

s

t

a

t

i

c

displaystyle R_mathrm static =frac ~U~I,
.

Đây là độ dốc của đường thẳng (dây cung) từ gốc tọa độ qua một điểm trên đặc tuyến. Điện trở tĩnh biểu thị kĩ năng tiêu tốn tích điện của một linh phụ kiện điện tử. Những điểm trên đặc tuyến VA trong góc phần tư thứ hai và thứ tư, nơi mà độ dốc của dây cung là âm, có điện trở tĩnh âm. Vật thụ động, tức không phát ra tích điện, không thể có điện trở tĩnh âm. Tuy nhiên những thiết bị dữ thế chủ động như bán dẫn hay op-amp trọn vẹn có thể tạo điện trở tĩnh âm với feedback, và được sử dụng trong một số trong những mạch như bộ hồi chuyển (gyrator).

Điện trở vi sai (differential resistance)Điện trở vi sai là đạo hàm của điện áp so với cường độ dòng điện, tức là độ dốc của đặc tuyến VA tại một điểm

d

i

f

f

displaystyle R_mathrm diff =frac mathrm d Umathrm d I,.

Nếu đặc tuyến VA không đơn điệu (chỗ lồi chỗ lõm), sẽ đã có được những vùng với độ dốc âm hay thiết bị có điện trở vi sai âm. Những thiết bị với điện trở vi sai âm trọn vẹn có thể phóng đại tín hiệu được đưa vào, và được sử dụng trong bộ khuếch đại và mạch giao động. Một số ví dụ gồm có diode tunnel, diode Gunn, diode IMPATT, ống magnetron và transistor đơn nối.

Mạch điện xoay chiềuSửa đổi

Trở kháng và dẫn nạpSửa đổi

Điện áp (đỏ) và cường độ (xanh) theo thời hạn (trục hoành) trong một tụ điện (trên) và một cuộn cảm (dưới). Vì độ lớn của hai sinusoid điện áp và cường độ bằng nhau, giá trị tuyệt đối của trở kháng bằng 1 cho toàn bộ hai thiết bị (tính theo cty chức năng của đồ thị). Mặt khác, độ lệch sóng giữa dòng điện và điện áp là 90° so với tụ điện; do đó pha ban sơ của trở kháng tụ điện là 90°. Tươn tự, độ lệch sóng giữa dòng điện và điện áp là +90° so với cuộn cảm nên pha ban sơ của trở kháng cuộn cảm là +90°.

Khi dòng điện xoay chiều chạy trong mạch, quan hệ giữa cường độ và điện áp qua những linh phụ kiện không riêng gì có tùy từng tỉ số độ lớn, mà còn tùy từng độ lệch sóng giữa chúng. Ví dụ, trong một điện trở lý tưởng, khi điện áp đạt cực lớn thì dòng điện cũng đạt cực lớn (cường độ và điện áp cùng pha). Nhưng với một tụ điện hay cuộn cảm, dòng điện đạt cực lớn khi điện áp bằng không và ngược lại (cường độ và điện áp vuông pha). Để màn biểu diễn cả biên độ và pha của dòng điện và điện áp, ta dùng số phức:

j

(

ω

t

+

φ

)

j

ω

t

displaystyle beginalignedU&=U_0e^j(omega t+varphi )\I&=I_0e^jomega tendaligned

trong số đó

$t$ là thời hạn,
$U$ và $I$ là những hàm số theo thời hạn,
$U0$ và $I0$ là biên độ của điện áp và cường độ,
$ω$ là tần số góc của dòng điện xoay chiều,
$φ$ là độ lệch sóng,
$j$ là cty chức năng ảo.

Khi ấy điện áp và cường độ dòng điện là phần thực của $U$ và $I$ . Nếu xét tỉ số giữa $U$ và $I$ :

Z

=

U

I

Y

=

I

U

displaystyle Z=frac UI,quad Y=frac IU.

$Z$ được gọi là trở kháng hay tổng trở, còn $Y$ được gọi là dẫn nạp hay tổng dẫn. Trở kháng và dẫn nạp trọn vẹn có thể được phân tích thành phần thực và phần ảo tương ứng:

Z

=

R

+

j

X

,

Y

=

G

+

j

B

displaystyle Z=R+jX,quad Y=G+jB

trong số đó $R$ là điện trở, $G$ là điện dẫn, $X$ là điện kháng và $B$ là điện nạp. Đối với điện trở lý tưởng, $Z$ và $Y$ tinh giản và lần lượt bằng $R$ và $B$ , nhưng so với mạch AC chứa tụ điện và cuộn cảm, $X$ và $B$ là khác không.

Trong mạch xoay chiều, ta có $Z = 1 / Y,$ tương tự như $R = 1 / G$ trong mạch một chiều.

Tính chất vật lýSửa đổi

Tính chất dẫn điện, hay cản trở điện, của nhiều vật tư trọn vẹn có thể lý giải bằng cơ học lượng tử. Mọi vật tư đều được tạo ra từ mạng lưới những nguyên tử. Các nguyên tử chứa những electron, có tích điện kết nối với hạt nhân nguyên tử nhận những giá trị rời rạc trên những mức cố định và thắt chặt. Các mức này trọn vẹn có thể được nhóm thành 2 nhóm: vùng dẫn và vùng hóa trị thường có tích điện thấp hơn vùng dẫn. Các electron có tích điện nằm trong vùng dẫn trọn vẹn có thể dịch chuyển thuận tiện và đơn thuần và giản dị giữa mạng lưới những nguyên tử.

Khi có hiệu điện thế giữa hai đầu miếng vật tư, một điện trường được thiết lập, kéo những electron ở vùng dẫn dịch chuyển nhờ lực Coulomb, tạo ra dòng điện. Dòng điện mạnh hay yếu tùy từng số lượng electron ở vùng dẫn.

Các electron nói chung sắp xếp trong nguyên tử từ mức tích điện thấp đến cao, do vậy hầu hết nằm ở vị trí vùng hóa trị. Số lượng electron nằm ở vị trí vùng dẫn tùy thuộc vật tư và Đk kích thích tích điện (nhiệt độ, bức xạ điện từ từ môi trường tự nhiên vạn vật thiên nhiên). Chia theo tính chất những mức tích điện của electron, có sáu loại vật tư chính sau:

Vật liệu	Điện trở suất, ρ (Ωm)
Siêu dẫn	0
Kim loại	$108 displaystyle 10^-8$
Bán dẫn	thay đổi mạnh
Chất điện phân	thay đổi mạnh
Cách điện	$1016 displaystyle 10^16$
Superinsulators	$displaystyle infty$

Lý thuyết vừa nêu không lý giải tính chất dẫn điện cho mọi vật tư. Vật liệu như siêu dẫn có cơ chế dẫn điện khác, nhưng không nêu ở đây do vật tư này sẽ không tồn tại điện trở.

Sự phụ thuộc nhiệt độSửa đổi

Thay đổi điện trở theo nhiệt độSửa đổi

Điện trở của sắt kẽm kim loại tăng thêm khi bị nung nóng. Hệ số nhiệt độ (Alpha) của điện trở là lượng tăng điện trở của một dây dẫn có điện trở 1 ôm khi nhiệt độ tăng thêm một độ C (thông số alpha được ghi ở bảng)

R

(

T

)

=

+

a

T

displaystyle R(T)=R_0+aT,

Điện trở của một chất bán dẫn nổi bật nổi bật giảm theo cơ số mũ với việc tăng thêm của nhiệt độ

R

(

T

)

=

displaystyle R(T)=R_0e^a/T,

Vật liệu	Điện trở suất ở 20oC Ω mm2/m	Hệ số nhiệt độ điện trở
Đồng	0,0175=1/54	0,004 (IEC 60909-0)
Nhôm	0,033=1/34	0,0037 (IEC 60909-0)
Sắt	0,13 – 0,18	0,0048
Bạc	0,016	0,0038

Năng lượng điện thất thoát dưới dạng nhiệtSửa đổi

Khi dòng điện có cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyển thành nhiệt năng thất thoát có hiệu suất

R

(

T

)

=

m

C

Δ

T

displaystyle P_R=I^2cdot R(T),=frac V^2R(T)=mCDelta T

trong số đó:

PR là hiệu suất, đo theo W

I là cường độ dòng điện, đo bằng A

R(T) là điện trở, đo theo Ω

Hiệu ứng này còn có ích trong một số trong những ứng dụng như đèn điện dây tóc hay những thiết bị phục vụ nhu yếu nhiệt bằng điện, nhưng nó lại là không mong ước trong việc truyền tải điện năng. Các phương thức chung để giảm tổn thất điện năng là: sử dụng vật tư dẫn điện tốt hơn, hay vật tư có tiết diện to nhiều hơn hoặc sử dụng hiệu điện thế cao. Các dây siêu dẫn được sử dụng trong một số trong những ứng dụng đặc biệt quan trọng, nhưng khó trọn vẹn có thể phổ cập vì giá tiền cao và nền công nghệ tiên tiến và phát triển vẫn chưa tăng trưởng.

Năng lượng điện truyềnSửa đổi

Năng lượng điện truyền không tồn tại thất thoát dưới dạng nhiệt

P

=

=

I

V

R

(

T

)

displaystyle P=P_v-P_R=IV-I^2R(T)

Xem thêmSửa đổi

Bộ chia điện thế

Điện áp rơi

Điện trở suất và điện dẫn suất

Đơn vị điện từ SI

Hiệu ứng Hall lượng tử

Lượng tử dẫn

Mạch tiếp nối đuôi nhau và tuy nhiên tuy nhiên

Nhiệt trở

Nhiễu JohnsonNyquist

Tham khảoSửa đổi

^ a b Brown, Forbes T. (2006). Engineering System Dynamics: A Unified Graph-Centered Approach (ấn bản 2). Boca Raton, Florida: CRC Press. tr.43. ISBN978-0-8493-9648-9.

^ a b Kaiser, Kenneth L. (2004). Electromagnetic Compatibility Handbook. Boca Raton, Florida: CRC Press. tr.1352. ISBN978-0-8493-2087-3.

^ Fink & Beaty (1923). Standard Handbook for Electrical Engineers. Nature (ấn bản 11). 111 (2788): 1719. Bibcode:1923Natur.111..458R. doi:10.1038/111458a0. hdl:2027/mdp.39015065357108. S2CID26358546.

Liên kết ngoàiSửa đổi

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện đi lại truyền tải về Điện trở và điện dẫn.

Điện trở Lưu trữ 2007-04-27 tại Wayback Machine

Sách học điện tử trên Wikibooks

Resistance calculator. Vehicular Electronics Laboratory. Clemson University. Bản gốc tàng trữ ngày 11 tháng 7 năm 2010.

Electron conductance models using maximal entropy random walks. wolfram.com. Wolfram Demonstrantions Project.

Video tương quan

Video Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi ?

Một số hướng dẫn một cách rõ ràng hơn về Video Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi tiên tiến và phát triển nhất .

Chia SẻLink Tải Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi miễn phí

Quý quý khách đang tìm một số trong những Chia SẻLink Tải Vật nào sau đấy là vật cách điện điện môi miễn phí.

#Vật #nào #sau #đây #là #vật #cách #điện #điện #môi