Ha egy anyagon potenciálkülönbséget alkalmaznak, az anyagban lévő elektronok a negatív elektródtól a pozitív elektródák felé mozognak, ami áramot termel az anyagban. De az elektronok ezen mozgása során különféle ütközéseken mennek keresztül az útjukban lévő más elektronokkal. Ezek az ütközések némi ellentétet okoznak az elektronok áramlásával szemben. Ez a jelenség az anyag ellenállása. Az anyagok ellenálló képessége hasznos az elektromos áramkörökben. Számos tényező befolyásolja az anyag ellenállási értékét. Az anyag fajlagos ellenállásának értéke képet ad egy adott anyag ellenállóképességéről.
Mi az a rezisztivitás?
Az anyagokat vezető, félvezető és szigetelő vezető tulajdonságaik alapján osztják fel. Az anyag elektromos ellenállása az anyag hosszának és keresztmetszeti területének meghatározott hőmérsékleten történő ellenállása.
Ha egy anyagon potenciálkülönbséget alkalmaznak, az anyag ellenállási tulajdonsága szembeszáll az áramlásával. Az anyagnak ez a tulajdonsága a hőmérséklettől függ, és az anyag típusától is függ. az anyag ellenállását méri.
A rezisztivitás képlete
Ennek képlete az ellenállás törvényeiből származik. Az anyag rezisztenciájára négy törvény vonatkozik.
Ellenállás-egyenlet
Első törvény
Kimondja, hogy a ellenállás R anyag egyenesen arányos az L. hosszával, vagyis R R L. Így ha az anyag hossza megduplázódik. ellenállása is megduplázódik.
Második törvény
E törvény szerint az ellenállás Egy anyag R értéke közvetetten arányos az A. keresztmetszeti területtel, azaz R ∝ 1 / A. Így az anyag keresztmetszeti területének megduplázásával az ellenállási értéke felére csökken.
Harmadik törvény
Ez a törvény kimondja, hogy az ellenállás egy anyag hőmérséklettől függ.
Negyedik törvény
E törvény szerint az ellenállás A különböző anyagokból készült kétvezetékes érték eltér, bár hosszuk és keresztmetszetük megegyezik.
Mindezekből a törvényekből levezethető az L hosszúságú és A keresztmetszetű területű vezető ellenállási értéke
R ∝ L / A
R = ρL / A
Itt ρ a fajlagos ellenállás rezisztivitása néven ismert ellenállási együttható.
Így az anyag elektromos ellenállása:
ρ = RA / L
S.I egysége Ohm-Meter. A „ρ” szimbólummal jelöljük.
Vezetők, félvezetők és szigetelők ellenállási osztályozása
Ez az anyag nagymértékben függ a hőmérséklettől. A hőmérséklet növekedésével járó vezetőkben az anyagban mozgó elektronok sebessége is növekszik. Ez sok ütközéshez vezet. Ez az elektronok átlagos ütközési idejének csökkenését eredményezi. Ez az anyag fordítottan arányos az elektronok ütközésének átlagos idejével. Így az ütközés átlagos idejének csökkenésével a vezető ellenállási értéke növekszik.
A félvezető anyagokban, amikor a hőmérséklet megemelkedik, több kovalens kötés törik meg. Ez növeli az anyag szabad töltéshordozóinak számát. A töltéshordozók emelésével az anyag vezetőképessége növekszik, ezáltal csökken a félvezető anyag ellenállása. Így a hőmérséklet növekedésével félvezetői megnőnek.
segít összehasonlítani a különféle anyagokat villamosenergia-vezetési képességük alapján. ez a vezetőképesség kölcsönös. Vezetők magas vezetőképességi értékekkel és alacsonyabb ellenállási értékekkel rendelkeznek. A szigetelők magas ellenállási értékekkel és alacsony vezetőképességi értékekkel rendelkeznek. A rezisztivitás és a vezetőképesség értéke a félvezető középen fekszik.
Értéke egy olyan jó vezető számára, mint a kézzel rajzolt réz 20-nál0C értéke 1,77 × 10-8ohm-méter, másrészt ez egy jó szigetelő esetében 10 között mozog12.10-ighúszohm-méter.
Hőmérsékleti együttható
Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója az ellenállás 1Ω-os növekedésének változása ellenállás anyagból 10C hőmérséklet-emelkedés. „Α” szimbólummal jelöljük.
Az anyag ellenállásának változását a hőmérséklet változásával a következőképpen adjuk meg
dρ / dt = ρ. α
Itt dρ az ellenállási érték változása. Egységei ohm-mkét/ m. A „ρ” az anyag ellenállási értéke. ’Dt’ a hőmérsékleti érték változása. ’Α’ az ellenállás hőmérsékleti együtthatója.
Az anyag új ellenállási értéke hőmérsékletváltozás esetén a fenti egyenlettel számolható. Először az értékváltozás mértékét számítják ki a hőmérsékleti együttható segítségével. Ezután hozzáadjuk az értéket az előző értékhez az új érték kiszámításához.
Ez nagyon hasznos az anyag különböző hőmérsékleteken történő ellenállási értékeinek kiszámításához. Az ellenállás és az ellenállás mindkét kifejezés összefügg az áramló áram által tapasztalt ellentétekkel, de ez az anyagok belső tulajdonsága. Valamennyi rézhuzal hosszától és keresztmetszetétől függetlenül azonos ellenállási értékű, ellenállási értéke pedig hosszuk és keresztmetszeti területük változásával változik.
Minden anyagnak megvan az értéke. A különböző típusú anyagokra vonatkozó általános ellenállási értékek a következő módon adhatók meg: - Szupravezetők esetén az ellenállás 0, fémeknél 10-8, félvezetők és elektrolitok esetén az ellenállás értéke változó, szigetelők esetén az ellenállás értéke 1016., a szuper szigetelőknél az ellenállási érték ’∞’.
20 évesen0C ezüst ellenállási értéke 1,59 × 10-8, rézhez 1,68 × 10-8. A különböző anyagok összes ellenállási értéke megtalálható a asztal . A fát magas szigetelőnek tekintik, de ez a benne lévő nedvesség mennyiségétől függően változik. Sok esetben nehéz az anyag ellenállását kiszámítani az ellenállási képlet segítségével, az anyagok inhomogén jellege miatt. Ilyen esetekben a J folytonossági egyenlete által képzett parciális differenciálegyenletet és Poisson E-egyenletét használjuk. A két különböző hosszúságú és eltérő keresztmetszetű huzal értéke azonos?
