Điện trở phổ biến và trị số thường gặp

Điện trở là gì?

Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động, có chức năng chính là cản trở dòng điện. Nó tạo ra một trở kháng cho dòng điện khi nó chạy qua, biến đổi một phần năng lượng điện thành nhiệt độ. Điện trở thường được thiết kế với một giá trị trở (trở kháng) cụ thể, được đo bằng đơn vị ohm (Ω).

Trên các mạch điện thường được ký hiệu R để chỉ điện trở.

Có nhiều loại điện trở khác nhau, và chúng có thể được sử dụng để đáp ứng các mục đích khác nhau trong mạch điện. Một số điện trở có khả năng điều chỉnh giá trị trở, trong khi các loại khác có giá trị trở cố định.

Chúng thường được sử dụng để kiểm soát dòng điện, giảm áp suất điện, chia áp suất, hay biến đổi năng lượng điện thành nhiệt độ trong các ứng dụng như dây mayso trong bếp điện, máy sấy tóc, bếp đung nước siêu tốc…

Điện trở là linh kiện cơ bản nhất có mặt trong tất cả các mạch điện, không có mạch điện nào mà không có mặt của điện trở.

Đơn vị của điện trở

Đơn vị SI (Hệ thống quốc tế) của điện trở là ohm (ký hiệu: Ω).

Các đơn vị phụ thuộc khác bao gồm kilo-ohm (KΩ) và mega-ohm (MΩ), trong đó 1 KΩ = 1000 Ω và 1 MΩ = 1.000.000 Ω

Mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong một vật dẫn điện được biểu diễn bằng công thức của định luật Ohm: R=I/U​

Cấu tạo và nguyên lý cơ bản của điện trở

Cấu Tạo

Điện trở là một linh kiện điện tử được thiết kế để giảm lượng dòng điện trong mạch. Cấu tạo cơ bản của điện trở bao gồm:

• Vật Liệu Dẫn Điện: Được làm từ vật liệu dẫn điện như carbon, kim loại như chất bạc, nhôm, hay dây kim loại như niken crom. Loại vật liệu này quyết định nhiệt độ, độ ổn định và các tính chất khác của điện trở.
• Thân Cố Định: Là một phần của điện trở giữ chặt các thành phần khác lại. Thân có thể được làm từ các chất liệu như seramic, nhựa chịu nhiệt, hoặc kim loại.
• Hệ Số Màu Sắc: Được sơn màu để chỉ ra giá trị của điện trở theo hệ thống màu sắc đã được quy định. Mã màu này giúp xác định giá trị trở.
• Chân Kết Nối: Là các đầu kết nối của điện trở với mạch điện. Chân có thể được làm từ kim loại như đồng, niken, hay hợp kim.

Nguyên Lý Cơ Bản

Nguyên lý cơ bản của điện trở liên quan đến khả năng giảm dòng điện trong mạch và chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt độ. Cụ thể:

• Lọc Dòng Điện: Điện trở giới hạn lưu lượng dòng điện trong mạch. Điều này quan trọng trong việc bảo vệ các thành phần khác của mạch trước những dòng điện quá mức.
• Biến Đổi Năng Lượng: Dòng điện chạy qua điện trở tạo ra nhiệt độ, và điều này được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Điện trở có thể được sử dụng để tạo ra nhiệt độ cần thiết, như trong các thiết bị sưởi, hoặc để kiểm soát nhiệt độ trong các mạch điện tử.
• Giá Trị Trở: Giá trị của điện trở được xác định bằng đơn vị ohm (Ω). Mức độ khó khăn của nó trong việc truyền dẫn dòng điện được đo lường thông qua giá trị trở.

Ký hiệu điện trở trong mạch điện

Công thức tính điện trở nối tiếp và song song

Công thức tính điện trở mắc song song

Khi mắc điện trở song song, điện trở tương đương của mạch được tính theo công thức sau:

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … Trong đó:

• Rt là điện trở tương đương của mạch
• R1, R2, R3, … là các điện trở mắc song song

Ví dụ:

Cho mạch điện có 3 điện trở mắc song song, với các giá trị điện trở là R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 30 Ω. Tính điện trở tương đương của mạch.

Giải:

Theo công thức tính điện trở mắc song song, ta có:

1/Rt = 1/10 + 1/20 + 1/30
Rt = 6,67 Ω
Vậy, điện trở tương đương của mạch là 6,67 Ω.

Công thức tính điện trở mắc nối tiếp

Khi mắc điện trở nối tiếp, điện trở tương đương của mạch được tính theo công thức sau:

Rt = R1 + R2 + R3 + … Trong đó:

• Rt là điện trở tương đương của mạch
• R1, R2, R3, … là các điện trở mắc nối tiếp

Ví dụ:

Cho mạch điện có 3 điện trở mắc nối tiếp, với các giá trị điện trở là R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 30 Ω. Tính điện trở tương đương của mạch.

Giải:

Theo công thức tính điện trở mắc nối tiếp, ta có:

Rt = 10 + 20 + 30 = 60 Ω
Vậy, điện trở tương đương của mạch là 60 Ω.

Các trị số điện trở phổ biến

Điện trở có nhiều loại khác nhau, nhưng chúng đều có một đặc tính chung là giá trị điện trở, được đo bằng đơn vị ohm (Ω). Giá trị điện trở của một linh kiện có thể được xác định bằng cách đọc các vòng màu sơn trên thân của nó, hoặc bằng cách sử dụng một thiết bị đo điện trở như multimet.

Tuy nhiên, không phải tất cả các giá trị điện trở đều phổ biến và dễ tìm. Trong thực tế, các nhà sản xuất điện trở thường tuân theo một chuẩn quốc tế gọi là chuẩn E, được phát triển bởi Hiệp hội Tiêu chuẩn Điện tử Quốc tế (IEC). Chuẩn E quy định các giá trị điện trở tiêu chuẩn cho mỗi dải giá trị, sao cho các giá trị này có khoảng cách đều nhau theo tỷ lệ logarit. Các chuẩn E phổ biến nhất là E6, E12, E24 và E48, tương ứng với số lượng giá trị điện trở trong mỗi dải là 6, 12, 24 và 48.

Cụ thể hơn:

• Chuẩn E6 bao gồm các giá trị điện trở sau: 10 Ω, 15 Ω, 22 Ω, 33 Ω, 47 Ω và 68 Ω. Các giá trị này có thể được nhân lên hoặc chia xuống bằng các lũy thừa của 10 để thu được các giá trị khác trong cùng dải. Ví dụ: 100 Ω, 150 Ω, 220 Ω, 330 Ω, 470 Ω và 680 Ω cũng thuộc chuẩn E6.
• Chuẩn E12 bổ sung thêm các giá trị nằm giữa các giá trị của chuẩn E6, ví dụ: 12 Ω, 18 Ω, 27 Ω, 39 Ω, 56 Ω và 82 Ω.
• Chuẩn E24 và E48 tương tự.

Các chuẩn E được thiết kế để đảm bảo rằng các giá trị điện trở có sẵn phù hợp với các yêu cầu của các mạch điện tử. Các chuẩn cao hơn có nhiều lựa chọn hơn cho các mạch cần độ chính xác cao, nhưng cũng có chi phí sản xuất và lưu kho cao hơn. Các chuẩn thấp hơn thì ngược lại. Trong thực tế, chuẩn E24 là chuẩn phổ biến nhất cho các điện trở thông thường, vì nó cung cấp một sự cân bằng hợp lý giữa sự linh hoạt và hiệu quả.

Ngoài ra, còn có một số giá trị điện trở không thuộc chuẩn E nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử.

Ví dụ: 1 Ω, 2.2 Ω, 4.7 Ω và 9.1 Ω. Các giá trị này thường được sử dụng để tạo ra các tỷ lệ khác với các giá trị tiêu chuẩn, hoặc để thực hiện các chức năng đặc biệt như cầu chì, điện trở kéo lên/kéo xuống, điện trở phân áp, v.v.

Như vậy, các trị số điện trở phổ biến là những giá trị có sẵn trên thị trường và tuân theo các chuẩn E quốc tế.

Các giá trị này được chọn sao cho phù hợp với các yêu cầu của các mạch điện tử, đồng thời đảm bảo hiệu quả sản xuất và lưu kho. Các giá trị không thuộc chuẩn E cũng có thể được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt.

Phân nhóm chi tiết loại điện trở phổ biến và ứng dụng

Điện trở là một thành phần điện tử phổ biến được sử dụng trong nhiều mạch điện tử. Nó là một thành phần có khả năng điều chỉnh dòng điện và áp suất điện trong mạch điện, được sử dụng để giảm áp suất điện hoặc giữ cho dòng điện ổn định.

Dưới đây là một số loại điện trở phổ biến:

Điện trở tuyến tính

Điện trở cố định

Điện trở cacbon

 

Điện trở cacbon là loại điện trở phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử. Nó được làm từ than hoặc graphite, chế tạo từ một vật liệu mang gốm với một lớp màng than mỏng xung quanh nó và lớp màng than này hoạt động như vật liệu điện trở.

Chúng có giá thành thấp, độ ổn định tốt và độ chính xác cao.

Điện trở màng cacbon – Carbon Film Resistors

Carbon Film Resistors là một loại resistor điện tử được làm bằng cách phủ một lớp mỏng của chất dẫn điện carbon lên trên một lõi bằng sứ. Sau đó, chúng được bọc bởi một lớp vỏ nhựa hoặc sứ để đảm bảo an toàn. Điện trở màng cacbon  là một cải tiến đáng kể so với điện trở thành phần carbon.

Điện trở màng cacbon có khả năng chịu được nhiệt độ cao và độ ổn định tốt trong quá trình sử dụng. Chúng có thể được sản xuất với các giá trị điện trở khác nhau và có giá thành thấp hơn so với các loại resistor khác.

Điện trở màng kim loại – Metal Film Resistor

Điện trở màng kim loại (Metal Film Resistor) là một loại linh kiện điện tử được sử dụng để hạn chế dòng điện trong mạch điện. Chúng được làm bằng cách phủ một lớp mỏng của một kim loại, thường là nickel hoặc thiếc, lên trên một lõi bằng sứ và được bọc bởi một lớp vỏ nhựa hoặc sứ để đảm bảo an toàn.

Điện trở màng kim loại có độ chính xác cao và độ ổn định tốt trong quá trình sử dụng. Chúng có thể được sản xuất với các giá trị điện trở khác nhau và có thể chịu được nhiệt độ và công suất cao.

Điện trở màng kim loại được sử dụng trong các mạch điện tử, bao gồm các mạch khuếch đại, mạch nguồn, mạch điều khiển và các mạch khác. Chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, bao gồm các mạch điện tử công suất, các mạch điều khiển và các mạch cảm biến nhiệt độ.

Tuy nhiên, điện trở màng kim loại có kích thước lớn hơn so với các loại resistor khác và giá thành của chúng cũng cao hơn.

Điện trở màng oxit kim loại – Metal Oxide Film Resistors

Điện trở màng oxit kim loại là một loại resistor điện tử được làm bằng cách phủ một lớp mỏng của hợp chất kim loại oxit, thường là oxit thiếc hoặc oxit kẽm, lên trên một lõi bằng sứ. Sau đó, chúng được bọc bởi lớp vỏ nhựa để đảm bảo an toàn.

Điện trở màng oxit kim loại có độ chính xác cao và độ ổn định tốt trong quá trình sử dụng. Chúng có khả năng chịu được nhiệt độ và công suất cao hơn so với các resistor dán cacbon thông thường. Chúng cũng có khả năng chịu được điện áp cao và có độ bền cơ học tốt.

Ứng dụng ở các mạch yêu cầu độ bền cao.

Điện trở dây cuộn (quấn) – Wire Wound Resistors

Điện trở dây cuộn là một loại linh kiện điện tử được sử dụng để hạn chế dòng điện trong mạch điện. Chúng được làm bằng cách cuộn một dây kim loại, như đồng hoặc nickel, vào một hình trụ hoặc hình vuông, sau đó được bọc bởi một lớp chất cách điện để đảm bảo an toàn. Điện trở dây cuộn có khả năng chịu được công suất cao và tốc độ tản nhiệt tốt.

Chúng cũng có hệ số kháng nhiệt độ rất thấp. Do hệ số điện trở ở nhiệt độ thấp này, chúng rất phù hợp cho các ứng dụng có độ chính xác cao cũng như cho các ứng dụng công suất cao. Tuy nhiên, cần nhớ rằng các loại điện trở này không phù hợp với các ứng dụng tần số cao.

Ứng dụng: Hệ thống âm thanh nổi và các ứng dụng công suất cao như đầu dò, tivi, ổn áp kỹ thuật số.

Điện trở dán SMD – Surface Mount Resistors

Surface Mount Resistors (điện trở lắp ráp bề mặt) là một loại linh kiện điện tử được sử dụng trong mạch điện tử và được lắp trực tiếp trên bề mặt mạch in. Chúng thường được thiết kế dưới dạng một hình vuông hoặc hình chữ nhật nhỏ gọn với hai chân hướng ra bên ngoài.

Surface Mount Resistors (điện trở SMD ) có kích thước nhỏ hơn so với các loại điện trở truyền thống, tiết kiệm không gian trên mạch in, khả năng lắp ráp tự động bằng máy móc và tốc độ sản xuất nhanh.

Điện trở kim loại

Điện trở kim loại được làm từ các vật liệu kim loại như đồng, bạc, vàng. Loại điện trở này có khả năng chịu nhiệt và có độ ổn định tốt hơn so với điện trở cacbon.

Điện trở biến thiên (Biến trở)

Điện trở biến thiên là một loại điện trở có thể điều chỉnh giá trị điện trở bằng cách xoay hoặc di chuyển một đầu cắm. Nó được sử dụng trong các ứng dụng có yêu cầu điều chỉnh tần số hoặc áp suất điện.

Điện trở chiết áp – Potentiometer Resistors

Chiết áp là một loại điện trở có thể thay đổi được với 3 chân. Hai chân được nối với hai đầu của một yếu tố điện trở và chân thứ ba nối với một tiếp xúc trượt, được gọi là wiper, di chuyển qua yếu tố điện trở. Potentiometer hoạt động như một bộ chia điện trở có thể thay đổi. Vị trí của wiper xác định tỷ lệ điện trở của điện trở đầu tiên so với điện trở thứ hai.

Chiết áp thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử như các núm điều khiển âm lượng trên thiết bị âm thanh. Chúng cũng có thể được sử dụng như các cảm biến vị trí, ví dụ như trong một joystick. Chiết áp hiếm khi được sử dụng để điều khiển trực tiếp công suất lớn (hơn một watt), vì công suất phát ra trong Chiết áp sẽ tương đương với công suất trong tải được điều khiển.

Có 2 loại là:

• Chiết áp carbon
• Chiết áp dây quấn

Điện trở biến trở – Rheostat Resistors

Rheostat Resistors (điện trở biến trở) là một loại linh kiện điện tử được sử dụng để điều chỉnh lượng dòng điện trong mạch điện. Chúng thường được thiết kế dưới dạng một resistor có thể điều chỉnh được, với một nguồn điện được kết nối ở hai đầu của resistor và một điểm trôi được kết nối đến điện trở, cho phép điều chỉnh giá trị điện trở của resistor.

Rheostat Resistors có thể được sản xuất với các giá trị điện trở khác nhau và độ chính xác cao. Chúng có thể được điều chỉnh bằng tay hoặc bằng các thiết bị điều khiển khác nhau, bao gồm các công tắc hoặc các bộ điều khiển điện tử.

Điện trở “cắt tỉa” – Trimmer Resistors

Trimmer resistor (còn được gọi là trim pot hoặc biến trở) là một loại điện trở có thể được điều chỉnh hoặc “cắt tỉa” để đạt được một điện trở chính xác bằng cách xoay một con ốc. Loại điện trở này thường được sử dụng trong mạch vì nó cho phép điều chỉnh hiệu suất mạch. Việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách sử dụng một công cụ, chẳng hạn như một tua vít, để xoay núm hoặc núm trên thiết bị.

Trimmer resistors thường được sử dụng để hiệu chuẩn trong các ứng dụng như amplifiers và radios để đảm bảo rằng đầu ra mạch gần với mức lý tưởng nhất có thể.

Điện trở phi tuyến tính

Điện trở phi tuyến tính (Nonlinear Resistor) là một loại resistor điện tử có giá trị điện trở thay đổi theo cách phi tuyến tính. Điện trở phi tuyến tính không tuân theo định luật Ohm, tức là giá trị điện trở của nó không phụ thuộc một cách tuyến tính vào điện áp hoặc dòng điện đi qua nó.

Điện trở cao áp – Varistor

Varistor là một loại điện trở phi tuyến tính được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi sự tác động của các điện áp cao và dao động. Varistor được làm bằng vật liệu bán dẫn và có khả năng thay đổi giá trị điện trở của nó dựa trên điện áp áp dụng lên nó.

Khi điện áp đạt đến một mức nào đó, giá trị điện trở của varistor sẽ giảm đột ngột, dẫn đến một lượng dòng điện lớn chảy qua varistor. Việc này giúp bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi những điện áp cao và dao động.

Thường người ta còn hay gọi nó là “Tụ chống sét”, vì tính chất phóng điện khi có điện áp cao nhiễu hoặc điện áp cao trong mạch điện. Tuy nhiên đó chỉ là cách gọi chứ không nói đúng bản chất là điện trở của nó.

Quang trở – LDR (Light Dependent Resistor)

LDR (Light Dependent Resistor) là một loại điện trở được sử dụng để đo lường ánh sáng hoặc như một cảm biến cường độ ánh sáng. LDR được làm bằng vật liệu bán dẫn và có thể thay đổi giá trị điện trở của nó dựa trên mức độ ánh sáng mà nó nhận được. Khi ánh sáng chiếu vào LDR, giá trị điện trở của nó sẽ giảm đi.

LDR có ứng dụng rộng trong các mạch điện tử, bao gồm các mạch đo lường ánh sáng, các mạch điều khiển ánh sáng, các mạch cảm biến ánh sáng và các mạch khác. Chúng cũng được sử dụng trong các thiết bị điện tử tự động điều chỉnh độ sáng như đèn chiếu sáng tự động, máy ảnh tự động, đồng hồ thông minh và các thiết bị khác.

LDR có ưu điểm là có khả năng phản ứng nhanh với sự thay đổi của ánh sáng và giá thành của chúng thấp hơn so với các loại cảm biến ánh sáng khác. Tuy nhiên, độ chính xác của LDR không cao và chúng không thể đo lường chính xác mức độ chiếu sáng hoặc màu sắc của ánh sáng.

Điện trở nhiệt – Thermistor

Điện trở nhiệt (Thermistor) là một loại điện trở phi tuyến tính được sử dụng để đo nhiệt độ hoặc để điều khiển các thiết bị dựa trên nhiệt độ. Thermistor được làm bằng vật liệu bán dẫn và có khả năng thay đổi giá trị điện trở của nó dựa trên nhiệt độ môi trường xung quanh.

Có hai loại điện trở nhiệt:

• Positive Temperature Coefficient (PTC): PTC có giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng
• Negative Temperature Coefficient (NTC):NTC có giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

 

 

Nguồn tham khảo:

1. https://industrial.panasonic.com/ww/ss/technical/r1