Định luật Ohm – Kỹ thuật viên hiệu chuẩn cần biết

Trong bài viết này, tôi muốn nói về định luật Ohm (Ohm’s Law). Tại sao ư? Bởi vì nó rất hữu ích trong nhiều tình huống thực tế hàng ngày, đặc biệt nếu bạn là một kỹ thuật viên thiết bị đo (instrument technician).

Nền tảng

Năm 1827, nhà vật lý người Đức Georg Ohm đã công bố định luật này. Ông phát hiện ra rằng khi dòng điện chạy qua một điện trở, dòng điện tỷ lệ thuận với độ sụt áp và tỷ lệ nghịch với điện trở. Mối quan hệ giữa dòng điện, điện trở và điện áp chính là định luật Ohm.

Ba công thức cơ bản:

• Điện trở (Ohm) = Điện áp (V) / Dòng điện (A)
• Dòng điện = Điện áp / Điện trở
• Điện áp = Dòng điện × Điện trở

Ví dụ thực tế 1: Điện trở HART 250 ohm

Trong một mạch tiêu chuẩn, transmitter được cấp nguồn 24 V và có một điện trở 250 ohm mắc nối tiếp để sử dụng truyền thông HART. Khi dòng 20 mA chạy qua điện trở 250 ohm, độ sụt áp là: U = I × R = 0,02 A × 250 ohm = 5 V. Như vậy chỉ còn 19 V cho transmitter hoạt động. Nếu nguồn chỉ 17 V, transmitter chỉ nhận được 12 V — ở mức giới hạn hoạt động.

Ví dụ thực tế 2: Đo dòng transmitter qua điện trở nối tiếp

Nếu bạn không muốn ngắt mạch (break the loop) để đo dòng, bạn có thể lắp một điện trở chính xác nối tiếp với transmitter và đo độ sụt áp trên điện trở đó. Ví dụ: điện trở 100 ohm sẽ cho độ sụt áp 0,4 V ở 4 mA và 2,0 V ở 20 mA.

Ví dụ thực tế 3: Nguồn cấp cho mạch có trở kháng cao

Một bộ chuyển đổi I/P có điện trở nội 800 ohm. Để tạo dòng 20 mA qua mạch này, bạn cần nguồn tối thiểu: U = I × R = 0,02 A × 800 ohm = 16 V.

Ví dụ thực tế 4: Quá nhiều điện trở trong đường cấp nguồn

Nếu điện trở trong đường dây cấp nguồn quá lớn, transmitter có thể hoạt động tốt ở dòng thấp nhưng tắt khi cần dòng cao (ví dụ trên 18 mA). Đây là loại lỗi ngắt quãng (intermittent fault) rất khó phát hiện.

Kết luận

Định luật Ohm rất đơn giản và dễ hiểu. Nó có nhiều ứng dụng trong công việc với mạch điện và đặc biệt hữu ích trong lĩnh vực thiết bị đo (instrumentation), nơi bạn làm việc với loop supply, tín hiệu dòng (current signal) và điện trở.