Điện trở nóng lên: giữ điện áp hay giữ dòng làm công suất đổi khác nhau

Vật lý 11 · Ôn tập kiến thức THPT

Nếu điện trở tăng, công suất giảm khi giữ U cố định nhưng tăng khi giữ I cố định. Hai kết luận không mâu thuẫn vì chúng thuộc hai điều kiện cấp điện khác nhau.

Một điện trở kim loại có R₀ = 6 Ω tại T₀. Đề cho mô hình R = R₀[1 + α(T − T₀)] đúng trong khoảng xét, với α = 0,004 K⁻¹. Nhiệt độ được tăng thêm 50 K, nên R = 6(1 + 0,20) = 7,2 Ω. Chưa xét nguyên nhân hay cân bằng nhiệt của việc tăng nhiệt độ.

Giữ điện áp 12 V

Ban đầu I₀ = 12/6 = 2 A, P₀ = 24 W. Sau khi nóng, I = 12/7,2 = 5/3 A, P = U²/R = 20 W. Dòng giảm, nên dù R lớn hơn, công suất không tăng.

Giữ dòng 2 A

Ban đầu vẫn P₀ = 24 W. Sau khi nóng, nguồn điều khiển vẫn duy trì 2 A; U phải tăng tới 14,4 V. Công suất P = I²R = 28,8 W.

Kiểm tra bằng U×I: 12 × 5/3 = 20 W ở trường hợp thứ nhất; 14,4 × 2 = 28,8 W ở trường hợp thứ hai. Phép kiểm này giúp tránh chọn nhầm công thức rồi giữ sai đại lượng.

Nguồn ghi một dòng tối đa không mặc nhiên là nguồn giữ dòng cố định. Đề phải nói rõ cơ chế và khả năng duy trì dòng ở điện áp cần thiết. Mô hình tuyến tính của R cũng không có hiệu lực ngoài khoảng nhiệt độ đã xác định.

Tự luyện: Nếu R tăng 10% thay vì 20%, tỉ số công suất mới/cũ là 1/1,10 khi giữ U, và 1,10 khi giữ I. Không kết luận về ổn định nhiệt lâu dài từ hai tỉ số tức thời này khi chưa biết cơ chế tỏa nhiệt.

Đọc tiếp: Điện trở và nhiệt độ · Điện trở theo hình dạng · Ohm và điều kiện.