Công thức tính định luật Ôm và các dạng bài tập có lời giải chuẩn 100%

Có thể nói định luật Ôm được sử dụng xuyên suốt trong quá trình học vật lý nên các bạn học sinh cần nắm chắc công thức tính định luật Ôm. Chính vì vậy, Hyundai Smart Phone sẽ chia sẻ công thức tính định luật Ôm kèm theo các ví dụ minh họa trong bài viết dưới đây

Định luật Ôm là gì?

Nội dung của định luật Ôm được phát biểu như sau: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.

Công thức tính định luật Ôm

I = U/R

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn ( A).
• U là điện áp trên vật dẫn ( V)
• R là điện trở ( Ω).

Lưu ý:

• Hiệu điện thế của dây dẫn là sự chênh lệch về điện thế giữa hai cực của 1 nguồn
• Trong định luật Ohm, điện trở R không phụ thuộc vào cường độ dòng điện và R luôn luôn là hằng số.
• Từ công thức định luật Ôm, ta dễ dàng suy ra được các công thức liên quan đến các đại lượng có trong công thức là U và R: U = R.I và R = U/I

Tham khảo thêm: Điện trở là gì? Công thức tính điện trở kèm bài tập có lời giải từ A – Z

Công thức định luật ôm cho toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

I = ξ/(R_N + r)

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện trong mạch (A);
• ξ là suất điện động của nguồn điện (V);
• R_N là điện trở mạch ngoài (Ω);
• r là điện trở trong của nguồn điện (Ω).

Lưu ý:

1. Khi mắc nhiều nguồn với nhau tạo thành bộ nguồn, thì suất điện động và điện trở trong trong biểu thức định luật Ôm là suất điện động của bộ nguồn và điện trở trong của bộ nguồn.

Bộ nguồn ghép nối tiếp, có thể mắc như sau:

Khi đó suất điện động của bộ và điện trở trong của bộ nguồn tính như sau:

ξ_b = ξ₁ + ξ₂ + ξ₃ +….+ξ_n

r_b = r₁ + r₂ + … + r_n

Trường hợp có n nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động ξ và điện trở trong r ghép nối tiếp:

ξ_b = nξ ; r_b = nr.

Bộ nguồn song song được mắc như sau:

– Nếu có n nguồn giống nhau mỗi cái có suất điện động ξ và điện trở trong r ghép song song thì suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn là:

ξb = ξ, r_b = r/n

2. Khi có nhiều điện trở mắc với nhau ở mạch ngoài, điện trở mạch ngoài trong biểu thức định luật Ôm là điện trở tương đương của mạch ngoài .

Khi các điện trở được mắc nối tiếp: R_td = R₁ + R₂ + R₃ + …+R_n

Khi các điện trở được mắc song song: 1⁄R_t = 1⁄R₁ + 1⁄R₂ + 1⁄R₃ + … + 1⁄R_n

3. Tích của cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch và điện trở của nó được gọi là độ giảm thế trên đoạn mạch đó. Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong: ξ = IR_N + Ir.

4. Định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Điện năng do nguồn điện cung cấp bằng tổng điện năng tiêu thụ trên mạch ngoài và mạch trong:

I = ξ/(R_N + r)

Tham khảo thêm: Cường độ dòng điện là gì? Công thức tính cường độ dòng điện kèm VD

Các dạng bài tập về định luật Ôm có lời giải

1. Dạng 1. Tính cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở của dây dẫn

 Phương pháp giải: Tính một trong các đại lượng cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn, hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, điện trở của dây dân khi biết các đại lượng còn lại, ta có thể áp dụng các công thức sau đây:

Công thức tính điện trở dây dẫn: R = U/I

Dựa vào mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn. U₁⁄I₁ = U_2⁄I₂ hay U_1⁄U₂ = I_1⁄U₂

Ví dụ 1: Nếu tăng hiệu điện thế giữa hai đầu một dây dẫn lên 3 lần thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này thay đổi như thế nào?

Lời giải:

Vì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch, nên hiệu điện thế tăng lên bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện cũng tăng lên bấy nhiêu lần. Vậy cường độ dòng điện cũng tăng lên 3 lần.

Ví dụ 2: Một dây dẫn được mắc vào hiệu điện thế 12V thì cường độ dòng điện chạy qua nó là 0,3A. Nếu giảm hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đi 4V thì dòng điện qua dây dẫn khi đó có cường độ dòng điện là bao nhiêu?

Lời giải

Cách 1:

Điện trở của dây dẫn là:

R = U₁/I₁ = 12 : 0,3 = 40 Ω

Hiệu điện thế sau khi giảm là: U₂ = 12 – 4 = 8V

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là:

I₂ = U₂/R = 8 : 40 = 0,2 A

Cách 2:

Hiệu điện thế sau khi giảm là: U₂ = 12 – 4 = 8V

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là:

U₁/U₂ = I₁/I₂ ⇒ I₁ = (U₂.I₁)/U₁ = (8.0,3) : 12 = 0,2 A

2. Dạng 2. Định luật ôm cho đoạn mạch nối tiếp

Phương pháp giải: Đối với đoạn mạch AB có n điện trở mắc nối tiếp

Ta áp dụng các công thức sau đây:

Tính cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và chạy qua mỗi điện trở: I_AB = I₁ = I₂ …=I_n

Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch: U_AB = U₁+U₂ ….+U_n, U_AB = I_AB.R_AB

Tính điện trở tương đương của đoạn mạch: R_AB = R₁ + R₂ ….+R_n; R_AB = U_AB/I_AB

Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở: U₁ = I₁.R₁, U₂ = I₂ .R₂ , Un = I_n.R_n

Công thức liên hệ: U₁/R₁ = U₂ /R₂ =….=U_n/R_n = U_AB/R_AB

Nếu có n điện trở R giống hệt nhau mắc nối tiếp: R_AB = n.R; U₁ = U₂ …=U_n = U_AB/n

Ví dụ 1: Một đoạn mạch AB điện gồm 3 điện trở R₁ = 2Ω, R₂ = 5Ω, R₃ = 3Ω mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện chạy qua mạch là 1,2A. Hiệu điện thế hai đầu mạch AB là bao nhiêu?

Lời giải

Điện trở tương đương của mạch AB là: R_AB = R₁ + R₂ + R₃ = 2 + 5 + 3 = 10 Ω

Hiệu điện thế hai đầu mạch là: U_AB = I . R_AB = 1,2 . 10 = 12V

Ví dụ 2: Cho đoạn mạch AB gồm 3 điện trở R giống hệt nhau mắc nối tiếp. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch là 24V, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch là 0,4A. Tính điện trở R?

Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:

R_AB = U/I = 24 : 0, 4 = 60 Ω

Vì 3 điện trở giống nhau mắc nối tiếp nên
R = R_AB/3 = 60 : 3 = 20Ω

3. Dạng 3: Định luật ôm cho đoạn mạch hỗn hợp tường minh đơn giản

Phương pháp giải: Để giải được bài tập mạch điện hỗn hợp:

• Bước 1: Phân tích mạch điện thành các đoạn mạch nhỏ sao cho trong mỗi đoạn nhỏ đó chỉ có một cách mắc (nối tiếp hoặc song song).
• Bước 2: Áp dụng định luật Ôm cho từng đoạn mạch để tìm hiệu điện thế, cường độ dòng điện, điện trở theo yêu cầu của đề bài.

Ví dụ 1: Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C, Q bất kỳ trên mạch điện

Nếu P, Q cùng nằm trên một mạch rẽ: U_PQ = I_PQ. R_PQ

Nếu P, Q không cùng nằm trên một mạch rẽ: U_PQ = U_PM + U_MQ

Với M là một điểm cùng nằm trên đoạn mạch rẽ chứa P, chứa Q.

Áp dụng: Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điểm C, D ở hình vẽ (hình 10):

Lời giải:

Tính U₁ và U₃

Tính U_CD = U_CA + U_AD

Với U_CA = – U_AC = – U1

U_AD = U₃

Vậy U_CD = U₃ – U₁

Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ (hình 11):

Trong đó R₁ = 2 Ω, R2 = 6 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 10 Ω. Hiệu điện thế UAB = 28V. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.

Lời giải

Phân tích đoạn mạch AB gồm: R₁ nt {(R₂ nt R₃)// R₄}

Điện trở tương đương với đoạn mạch gồm R₂ nt R₃ là:

R₂₃ = R₂ + R₃ = 6 + 4 = 10Ω

Điện trở tương đương của đoạn mạch gồm (R₂ nt R₃)// R₄ là:

R₂₃₄ = (R₂₃.R₄)/R₂₃+ R₄) = (10.10) : (10 + 10) = 5 Ω

Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:

R_AB = R₁ + R₂₃₄ = 2 + 5 = 7 Ω

4. Dạng 4: Định luật ôm cho đoạn mạch song song

Phương pháp giải: Đối với đoạn mạch có n điện trở mắc song song (hình 8), ta áp dụng một số công thức sau đây:

Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính:

I_AB = I₁ + I₂…+I_n = U_AB/R_AB

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và hai đầu mỗi điện trở:

U_AB = U₁ = U₂ …=U_n

U_AB = I₁.R₁= I₂.R₂…=I_n.R_n

Điện trở tương đương của đoạn mạch:

1⁄R_AB = 1⁄R₁ + 1⁄R₂ + 1⁄R₃ + … + 1⁄R_n

Nếu đoạn mạch có R₁//R₂ thì: R₁₂ = R₁.R₂/R₁+R₂

Nếu đoạn mạch AB có n điện trở R giống hệt nhau mắc song song:

R_AB = R/n

Công thức liên hệ:

I₁.R₁ = I₂.R₂ = …=I_n.R_n = I.R_AB

Ví dụ 1: Cho mạch điện gồm hai điện trở song song, R₁ = 3R₂. Cường độ dòng điện qua mạch chính là 2 A. Kí hiệu I₁ và I₂ lần lượt là cường độ dòng điện qua R₁ và R₂ là bao nhiêu?

Lời giải

Vì R₁ // R₂, ta có:

I₁ + I₂ = I = 2 A (1)

Mặt khác: I₁. R₁ = I₂ . R₂ => I₁ . 3R₂ = I₂ . R₂ ⇒ 3I₁ = I₂ (2)

Từ (1) và (2), giải được I­₁ = 0,5 A; I₂ = 1,5A

Ví dụ 2: Ba điện trở R₁, R₂, R₃ được mắc song song vào hai điểm A và B. Biết cường độ dòng điện qua R₂ là 0,6A và R₁ = 20 Ω, R₂ = 30 Ω, R₃ = 60 Ω. Tính cường độ dòng điện qua R₁, R₃ và qua mạch chính.

Lời giải

Điện trở tương đương của đoạn mạch:

1⁄R₁₂₃ = 1⁄R₁ + 1⁄R₂ + 1⁄R₃ = 1⁄20 + 1⁄30 + 1⁄60 = 18⁄180  ⇒ R₁₂₃ = 10Ω

Vì R₁ nt R2 nt R3, ta có:

I₁.R₁ = I₂.R₂ = I₃.R₃

⇒ I₁.20 = 0,6.30 = I3.60

⇒ I₁ = 0,9 A; I₂ = 0,3 A

Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết và công thức tính định luật Ôm kèm theo các dạng bài tập thường gặp có thể giúp bạn củng cố lại kiến thức của mình để áp dụng vào làm bài tập rồi nhé