Når en potensiell forskjell påføres over et materiale, begynner elektronene i materialet å bevege seg fra den negative elektroden til positive elektroder, som produserer strøm i materialet. Men under denne bevegelsen av elektroner gjennomgår de forskjellige kollisjoner med andre elektroner i deres vei. Disse kollisjonene forårsaker litt motstand mot strømmen av elektroner. Dette fenomenet er kjent som Resistance to the material. Motstandsegenskapene til materialene er gunstige i elektriske kretser. Mange faktorer påvirker motstandsverdien til et materiale. Verdien av materialets spesifikke motstand gir oss en ide om resistivkapasiteten til et bestemt materiale.
Hva er motstand?
Materialer er delt ut basert på deres ledende egenskaper som ledere, halvledere og isolatorer. Den elektriske resistiviteten til et materiale er definert som materialets motstand per lengdenhet og per tverrsnittsareal ved en spesifisert temperatur.
Når en potensiell forskjell påføres over et stoff, motstår stoffets motstandsegenskaper strømmen av strøm gjennom det. Denne egenskapen til stoffet varierer med temperaturen og avhenger også av materialtypen stoffet består av. den måler stoffets motstand.
Formel for motstand
Formelen for dette er avledet fra lovene om motstand. Det er fire lover for stoffets motstand.
Motstands-ligning
Første lov
Det heter at motstand av et stoff R er direkte proporsjonalt med lengden L. dvs. R ∝ L. Dermed når lengden på stoffet er doblet. motstanden blir også doblet.
Andre lov
I henhold til denne loven skal motstand R av et stoff er indirekte proporsjonalt med dets tverrsnittsareal A. dvs. R ∝ 1 / A. Ved å doble tverrsnittsarealet til et stoff, halveres dets motstandsverdi.
Tredje lov
Denne loven sier at motstand av et materiale avhenger av temperaturen.
Fjerde lov
I henhold til denne loven skal motstand verdien av to-ledning som består av forskjellige materialer er forskjellig, selv om de er like i lengde og tverrsnittsarealer.
Fra alle disse lovene kan motstandsverdien til en leder med lengde L og tverrsnitt A avledes som
R ∝ L / A
R = ρL / A.
Her er ρ motstandskoeffisienten kjent som Resistivity of specific resistance.
Dermed blir den elektriske motstanden til materialet gitt som
ρ = RA / L.
S.I-enheten er Ohm-Meter. Det er betegnet med symbolet ‘ρ’.
Motstandsklassifisering for ledere, halvledere og isolatorer
Dette materialet avhenger sterkt av temperaturen. I ledere med økning i temperatur øker også hastigheten til elektroner som beveger seg i materialet. Dette fører til mange kollisjoner. Dette resulterer i en reduksjon i den gjennomsnittlige kollisjonstiden for elektronene. Dette stoffet er omvendt proporsjonalt med gjennomsnittstiden for elektronkollisjon. Med reduksjonen i gjennomsnittstiden for kollisjonen øker således resistivitetsverdien til lederen.
I halvlederstoffer når temperaturen økes, oppstår brudd på mer kovalente bindinger. Dette øker antallet gratis ladestoffer i stoffet. Med denne økningen i ladningsbærere øker substansens ledningsevne og reduserer dermed resistiviteten til halvledermaterialet. Dermed med økningen i temperatur, vil halvlederne øke.
det hjelper til å sammenligne de forskjellige materialene basert på deres evne til å lede elektrisitet. det er gjensidig av ledningsevne. Dirigenter har høye ledningsevner og lavere motstandsverdier. Isolatorer har høye motstandsverdier og lave ledningsevner. Verdiene av resistivitet og ledningsevne for halvleder ligger i midten.
Verdien for en god leder som håndtegnet kobber ved 200C er 1,77 × 10-8ohm-meter og på den annen side, dette for en god isolator varierer fra 1012til 10tjueohm-meter.
Temperaturkoeffisient
Temperaturkoeffisienten for motstand er definert som endringen i økningen i motstanden på 1Ω motstand av et materiale per 10C økning i temperaturen. Det er betegnet med symbolet ‘α’.
Endringen i resistiviteten til materialet med endringen i temperatur er gitt som
dρ / dt = ρ. α
Her er dρ endringen i resistivitetsverdien. Enhetene er ohm-mto/ m. ‘Ρ’ er stoffets resistivitetsverdi. ‘Dt’ er endringen i temperaturverdi. ‘Α’ er temperaturkoeffisienten for motstand.
Den nye resistivitetsverdien for materiale når det gjennomgår temperaturendring kan beregnes ved hjelp av ligningen ovenfor. For det første beregnes mengden endring i verdien ved hjelp av temperaturkoeffisienten. Deretter legges verdien til forrige verdi for å beregne den nye verdien.
Dette er veldig nyttig ved beregning av motstandsverdiene til materialet ved forskjellige temperaturer. Motstand og motstand begge begrepene er relatert til opposisjonen som oppleves av en strøm, men det er en iboende egenskap til materialene. Alle kobbertrådene uavhengig av lengde og tverrsnittsareal har samme resistivitetsverdi, mens motstandsverdien endres med endring i lengde og tverrsnittsareal.
Hvert materiale har sin verdi. De generelle resistivitetsverdiene for forskjellige materialtyper kan gis som - For superledere er resistiviteten 0, for metallen er resistiviteten 10-8, for halvledere og elektrolytter er resistivitetsverdien variabel, for isolatorer er resistivitetsverdien fra 1016, for superisolatorer er resistivitetsverdien ‘∞’.
Klokka 200C motstandsverdien for sølv er 1,59 × 10-8, for kobber 1,68 × 10-8. Alle resistivitetsverdiene for forskjellige materialer finnes i a bord . Tre betraktes som en høyisolator, men dette varierer avhengig av fuktighetsmengden i den. I mange tilfeller er det vanskelig å beregne motstanden til et materiale ved hjelp av resistivitetsformelen på grunn av materialets inhomogene natur. I slike tilfeller brukes den delvise differensialligningen dannet av kontinuitetsligningen til J og Poissons ligning for E. Har de to ledningene med forskjellige lengder og forskjellige tverrsnittsarealer de samme verdiene?
