Điện trở là gì? Cấu tạo – Vài trò của điện trở trong mạch điện

Điện trở là gì? Có bao nhiêu loại linh kiện điện trở thông dụng ngày nay? Bản chất của việc sử dụng điện trở là gì? Ứng dụng của nó như thế nào? Và rất nhiều câu hỏi liên quan đến loại linh kiện điện trở này.  Các bạn thấy đấy, điện trở là một dạng linh kiện điện tử cực kỳ phổ biến đối với nhiều người trên thế giới.

Chúng có mặt hầu hết rất nhiều lĩnh vực từ lĩnh vực ô tô, máy tính, bộ điều khiển…cho tới điện thoại mà chúng ta hay sử dụng hằng ngày. Nhìn chung nó chiếm một vai trò rất quan trọng trong các ngành điện tử, điện điện tử, tự động hóa, cơ điện tử.

Mặc khác điện trở là dạng linh kiện điện tử cơ bản nhất mà ai ai cũng đều được nhìn thấy, nghe thấy và biết đến nó. Tuy nhiên, để hiểu rõ bản chất về loại linh kiện điện trở này thì không hẳn ai ai cũng hiểu rõ về nó.

Cùng lắm là những người có kiến thức về điện tử, cơ điện tử hay các lĩnh vực tự động hóa… thì họ sẽ nắm rõ đó là loại linh kiện điện tử gì? Thế nên, chủ đề bài viết ngày hôm nay sẽ xoay quanh kiến thức về “điện trở”. Bài viết sẽ cung cấp cho bạn biết từ cơ bản đến chuyên sâu về nó.

Điện trở là gì ?

Điện trở là gì? Đây là câu hỏi của rất nhiều người, những người mà lần đầu tiên bắt đầu tìm hiểu kiến thức về mạch điện. Thậm chí là những người có khiếu tò mò về thế giới quanh ta hay tự đặt một câu hỏi đơn giản như vậy.

Khái niệm về điện trở?

Điện trở là một dạng linh kiện tử làm giảm dòng điện chạy trong mạch điện. Một cách giải thích khác, là điện trở giúp làm cản trở dòng điện và giảm điện áp có trong mạch điện. Đây là linh kiện điện tử mà mạch điện tử nào từ cơ bản đến nâng cao đều luôn phải có điện trở trong đấy.

Cấu tạo cơ bản của điện trở gồm có hai đầu dây dẫn được gắn ở hai đầu đối diện và ở giữa là một bộ phận dẫn điện tương đối kém. Giá trị của một điện trở được đo bằng Ohm (Ω) – đây là một đại lượng phổ biến trên toàn thế giới được ký bằng tiếng Hy lạp.

Đây mới chỉ là giải thích cơ bản về công dụng của điện trở nó dùng để làm gì? Để hiểu biết rõ thêm thì các bạn đọc thêm phần bên dưới để có thêm lượng kiến thức cũng cố cho bản thân nhé!

Điện trở tiếng anh là gì ?

Ngày nay, mọi thiết kế trên một bản thiết kế mạch điện tiêu chuẩn thì người ta chủ yếu sử dụng tiếng anh là nhiều. Cơ bản là tiếng anh, hiện nay đang là ngôn ngữ phổ biến trên thế giới. 

Những phần mềm dùng trong mọi lĩnh vực kỹ thuật đều sử dụng Tiếng Anh làm ngôn ngữ tiêu chuẩn.Vì thế mà nhiều kỹ sư mới biết chân vào nghề hay những kỹ sư mới biết cách đọc một bản vẽ kỹ thuật mạch điện còn bỡ ngỡ đối với những linh kiện điện tử bằng tiếng anh.

Điện trở trong tiếng anh có tên gọi là Resistor. Nhiều bạn còn nhầm lẫm điện trở là Resistance hay Resistence, nhưng bản chất thực sự thì không phải. Hãy lưu ý điều này nhé, tên gọi quy ước chung của điện trở là Resistor. Mình giám khẳng định điều này là bởi vì trong hầu hết tài liệu tiếng anh liên quan đến mạch điện thì họ chỉ dùng cái tên gọi này.

Ký hiệu của điện trở trong bản vẽ

Ký hiệu của một con linh kiện điện tử là chìa khóa để có thể dùng để đọc hiểu một bản vẽ mạch điện. Vì thế, ký hiệu của bất kỳ con linh kiện điện tử nào thì bắt buộc người dân kỹ thuật nào phải nắm rõ để có thể đọc hiểu bản vẽ đang nói đến điều gì.

Ký hiệu điện trở trong mạch điện thường sẽ có hai kiểu dạng như hình ảnh minh họa phía trên. Đối với ký hiệu hình gấp khúc phía bên trái là ký hiệu điện trở truyền thống từ trước đến nay.

Tuy nhiên đối với dạng ký hiệu hình chữ nhật trên thì lại phổ biến nhiều ở Châu Âu (Đây là một kiến thức nhỏ về nguồn gốc mà ít ai được biết nhé!) nhưng rồi nhiều nước trên thế giới cũng công nhận ký hiệu đấy.

Dẫu vây, thì đây là những ký hiệu mà hầu hết mọi thư viện trong phần mềm thiết kế mạch điện như Protues, Altium Designer hay thậm chí là Solid Works electronic designer đều dùng cả hai ký hiệu trên. Nhưng mà, trong một bản vẽ kỹ thuật thì các bạn nên đồng nhất ký hiêu điện trở để dễ nhìn hơn nhé.

Cách đọc giá trị linh kiện điện trở

Làm thế nào có thể đọc được giá trị của một con điện trở trong mạch điện? Vì điện trở có nhiều kiểu dáng khác nhau nên mình sẽ hướng dẫn các bạn đọc loại điển trở phổ thông nhé.

Để có thể đọc được giá trị loại điện trở này thì các bạn phải dùng đến một bẳng mã quy đổi giá trị điện trở. Loại bảng này hay thường dùng để đọc giá trị điện trở là bao nhiêu.

Làm thế nào dùng bảng này để tra ra giá trị điện trở. Để cho đơn giản và giúp cho các bạn tiếp cận nhanh vấn đề thì chúng ta sẽ bước vô ví dụ cách đọc giá trị điện trở nhé.

Đối với loại điện trở có 4 mã vạch màu: cam, cam, nâu, vàng (màu kim loại vàng). 3 vạch màu ban đầu sẽ dùng cho việc đọc giá trị điện trở Ohm, còn vạch cuối cùng sẽ dùng đọc giá trị dung sai.

• a = 3

• b = 3

• c = 10Ω

• d = ±5%

Từ đó ta sẽ có giá trị như sau: 33 * 10 =330 Ω (±5%).

Điều đấy cũng tương tự với việc đọc dạng điện trở 3, 5 hoặc 6 vạch màu (Các bạn tham khảo thêm phần hỉnh ảnh minh họa bên trên). Để có thể đọc nhanh giá trị điện trở thì bạn phải chịu khó tập luyện đọc mỗi ngày. Tuy nhiên, điều này chỉ dùng cho những ai quan tâm về lĩnh vực mạch điện, còn những người tham khảo chủ yếu đọc để hiểu biết thêm.

Cách đổi đơn vị điện trở

Đơn vị điện trở là gì? Hay ký hiệu đơn vị điện trở là gì?  Cùng với đó là một số câu hỏi liên quan đến sự đổi đơn vị trong điện trở. Phần giải thích dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc này.

Trước hết, ký hiệu đơn vị điện trở là Ω – một ký hiệu từ Hy lạp. Thế nên việc đổi đơn vị của điện trở sẽ dễ dàng hơn bất cứ đơn vị nào khác. Các bạn chỉ cần nhờ sơ qua một lần là sẽ nhớ được cách đổi đơn vị của loại linh kiện điện trở này.

Việc chuyển đổi qua lại giữa đơn vị điện trở chủ yếu là Megaohms – Kilohms và Ohms. Các bạn phải hiểu rằng, mình đưa ra cách đọc giá trị điện trở phía trên là bởi vì có những loại điện trở có giá trị lên đến Megaohms.

Thật là một điều vô lý khi bạn có thể đọc được giá trị điện trở nhưng lại đãng trí cách đổi điện trở. Nhưng mà việc đổi đơn vị này cũng không có gì phức tạp, các bạn quan sát hình ảnh minh họa và ví dụ mình viết dưới đây để hiểu thêm nhé.

• 1MΩ = 1000 KΩ = 1 000 000 (Ω)

• 1 Ω = 10-3 K Ω = 10-6 M Ω.

Công thức tính điện trở là gì ?

Không biết các bạn nào nhớ về định nghĩa của “Định Luật Ohms” mà chúng ta đã từng học ở cấp 2 không nhỉ?

“Cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó và tỉ lệ nghịch với điện trở của vật dẫn” – Định luật Ohms.

      Trong đó:  I là cường độ dòng điện ký hiệu là (A).

                       U là hiệu điện thế chạy trong mạch (V).

                       R là điện trở của vật dẫn (Ω).

Vậy để tính toán được giá trị của điện trở trong đó thì chỉ cần đổi lại như sau:

Một bài toán thực tế vui như hình ảnh minh họa dưới đây. Về phần này sẽ giúp bạn hiểu hơn về cách sử dụng định luật Ohms trong việc tính toán thiết kế mạch điện.

Một mạch điện gồm có những phần tử sau đây: đèn led 30mA, nguồn pin 9V. Cần xác định giá trị điện trở sao cho nguồn điện chạy qua led sáng vừa đủ Chúng ta tín như sau:

Ngoài ra, còn có một số mạch điện sẽ có cách tính điện trở riêng. Ví dụ điển hình nhất đó là mạch điện có điện trở nối tiếp và mạch điện có điện trở nối song song. Đây là hai dạng mạch cơ bản nhất mà bất kỳ một bài toán khó nào cũng phải đưa về hai loại này.

Cấu tạo của điện trở là gì?

Thành phần cấu nên một con điện trở là gồm nhiều thành phần vật liệu chung lại với nhau. Nhưng cơ bản sẽ là hỗn hợp của các loại chất dưới đây.

• Hỗn hợp Carbon: Các vật liệu Carbon được trộn kết dính lại với nhau. Giá trị điện trở của loại này thường từ 5 (Ω) đến 10 (MΩ). Tuy nhiên, cách tạo nên điện trở này sẽ làm giảm độ chính xác cho nó (lến đến 10%). Thêm vào đó, hệ số điện trở của loại điện trở này tương đối cao và gây ra tiếng ồn trong các mạch điện nhạy cảm. Nhưng mà lại có ưu điểm đó là dùng để chịu tải tốt và có độ tự cảm thấp.

• Được tổng hợp từ những lá kim loại gắn kết liền kề với nhau. Loại lá để cấu tạo nên điện trở này được làm từ những tấm sứ mỏng dính liền kề nhau. Cứ như vậy sẽ cho ra được giá trị điện trở mong muốn. Ưu điểm của loại điện trở này giúp làm tăng sự ổn định và chính xác. Tên gọi tiếng anh của loại này là “Bulk metal foil”

• Còn một dạng điện trở khác được làm bằng gốm hoặc làm bằng sợi thủy tinh. Sau đó được tráng men thủy tinh hoặc xi măng. Nó sẽ được gắn trong một lớp vỏ nhôm có thể kẹp vào bộ tản nhiệt…Tên tiếng anh loại này gọi là Power wirewound.

• Ngoài ra còn một số loại được làm bằng từ miếng kim loại, miếng carbon…

Các loại linh kiện điện trở thông dụng

Ngày nay, đã có rất nhiều loại điện trở cùng với những “biến thể” mới của chúng. Mỗi loại được sản xuất thì sẽ dùng mới một mục đích riêng cho việc thiết kế của nó. Về cơ bản điện trở sẽ có hai kiểu đó là điện trở tuyến tính và điện trở phi tuyến.

Biến trở tuyến tính là một loại điện trở có giá trị chỉ thay đổi dựa vào nhiệt độ và điện áp. Hay nói cách khác, đó là loại điện trở mà có giá trị dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào. Có hai loại dạng điện trở cho loại điện trở tuyến đính đó là:

• Điên trở cố định

• Biến trở

Biến trở phí tuyến là một loại điện trở mà dòng điện chạy qua nó có sự thay đổi theo nhiệt độ và điện áp. Tuy nhiên loại điện trở này không tuân theo quy tắc của “Định luật Ohms”.

• Thermistor

• Thermocouple

• Quang điện cở – dùng để cảm biến ánh sáng

• Nhiệt điện trở (có trong PT100).  Đây là loại cảm biến nhiệt độ có độ chính xác nhỏ nhất (khoảng 0,3% trở xuống)

Công dụng của điện trở trong mạch điện

Điều gì đã khiến cho điện trở đóng góp một vai trò quan trọng trong bất kỳ mạch điện tử nào. Dưới đây là một số công dụng của điện trở mà mình tham khảo từ nguồn tài liệu nước ngoài.

Bảo vệ đèn Led

Nguyên do đầu tiên là dùng để bảo vệ đèn Led. Bởi vì nếu không điện trở kèm theo, thì sẽ khiến cho đèn Led nhanh hư hỏng. Nguyên nhân chủ yếu là do dòng điện định mức chạy qua Led lớn hơn dòng điện định mức cho phép của Led. Thế nên, việc mắc nối tiến giữa điện trở với đèn Led dùng cho mục đính chính là vậy.

Hạn chế dòng điện chạy qua

Một nguyên nhân khác khiến cho điện trở dùng trong mạch điện là dùng để hạn chế dòng điện chạy qua. Để dễ hiểu hơn thì các bạn xem phần giải thích cùng với ảnh minh họa dưới đây.

Một mạch điện dùng Transistor – chủ yếu được xuất hiện trong các mạnh chuyển đổi hay khuếch đại dòng điện. Tuy nhiên, chân giữa (Chân số 2) của Transistor lại không thể chịu được dòng điện quá mức chạy qua.

Đôi khi có một số trường hợp, chúng ta có thể không dùng thêm điện trở. Nhưng mà để cho mạch điện an toàn, thì hãy nên mắc nối tiếp con điện trở với transistor. Như vậy, có thể bảo vệ mạch điện khỏi việc cháy nổ.

Pullup and Pulldown resistors

Có 2 trường hợp dùng điện trở với các chip điện tử đó là Pullup và Pulldown. Việc sử dụng kiểu kết nối này thì sẽ tùy thuộc vào loại chip bạn đang sử dụng có yêu cầu như thế nàoĐể hiểu rõ về nó thì bạn phải bắt buộc tìm hiểu Datasheet của nó rồi từ đó mới quyết định được nên dùng kiểu mắc như thế nào.

Trường hợp khi sử dụng những kiểu mắc thế này chủ yếu cho các dạng chân Digital (0 và 1). Mục đích dùng kiểu mắc Pullup và Pulldown là dùng để thay đổi giá trị giữa 0 và 1. Và tránh trường hợp trong mạch xảy ra trường hợp ngắn mạch

• Pullup được hiểu là điện trở kéo lên. Việc mắc nối như này thì tại ngõ vào của chip điện tử sẽ đang ở giá trị định mức HIGH (0). Sau khi nhấn công tắc, thì tín hiệu dòng điện từ mức cao thành mức thấp. Tuy nhiên nếu bạn để ý thì nó lại không sảy ra hiện tưởng đoản mạch. Vì theo định luật Ohm, dòng điện chạy từ nguồn rồi đến điện trở sau đó mới chạm đất.

• Pulldown được hiểu là điện trở xuống. Tương tự với cách giải thích của cách nối điện trở kéo lên. Thì điện trở kéo xuống dùng để thay đổi giá trị thấp thành giá trị cao.

Điều khiển âm thanh

Ứng dụng tiếp theo của điện trở dùng để điều khiển âm thanh. Sự kết hợp điện trở với tụ điện thường dùng để giới hạn tần số cao trong một mạch điều khiển âm thanh. Giống như hình ảnh minh họa dưới đây.

Mục đích cho mạch này dùng để truyền tần số cao xuống đất. Một tên gọi khác của kiểu nối này là bộ lọc thông thấp (Low-pass filter).

Trong mạch điện RC

Điện trở dùng trong mạch điện RC dùng để điều chỉnh thời gian xạc/xả khi được nối tiếp với tụ điện. Khi công tắc đóng, thì điện trở sẽ hạn chế dòng điện chạy đến tụ. Dẫn đến nó sẽ giới hạn tốc độ sạc từ nguồn điện cho tụ.

Đây chỉ là một ứng dụng cơ bản mà mình có thể giải thích. Bởi vì kiểu kết nối này có muôn vàn ứng dụng khá hay cho dòng điện một chiều DC. Chung quy lại, sư kết hợp giữa tụ điện và điện trở sẽ được gọi là mạch RC.

Cầu phân áp

Đây là dạng mạch điện cơ bản, mạch này dùng để điều chỉnh điện áp lớn thành điện áp nhỏ hơn. Nó hay được nhìn thấy ở các mạch điện hồi tiếp ổn định điện áp. Việc mắc nối thế này thì chúng ta sẽ không cần sử dụng các con Transistor hay Mosfet gì cả.

Có một công thức hay dùng cho loại mạch điện như thế này:

Tổng kết

Tóm lại, đối với bài viết trên đã cung cấp cho các bạn một lượng kiến thức cơ bản về điện trở. Đây là bài chủ yếu dành cho người mới bắt đầu tìm hiểu về các linh kiện điện tử. Còn đối với những người có kinh nghiệm, thì cũng có thể tham khảo qua bài viết trên đây.

Ngoài ra thì có một số lý do chúng ta nên dùng linh kiện điện trở trong mạch điện. Bởi vì điện trở nó được ví như là một linh kiện dùng để bảo vệ mạch điện khỏi sự quá tải, ngắn mạch…

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của tôi. Chúc các bạn một ngày tốt lành!

SALES ENGINEER: Nguyễn Thành Đạt
SĐT: 0342962936