Όταν μια διαφορά δυναμικού εφαρμόζεται σε ένα υλικό, τα ηλεκτρόνια στο υλικό αρχίζουν να κινούνται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο σε θετικά ηλεκτρόδια, το οποίο παράγει ρεύμα στο υλικό. Αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της κίνησης των ηλεκτρονίων, υφίστανται διάφορες συγκρούσεις με άλλα ηλεκτρόνια στην πορεία τους. Αυτές οι συγκρούσεις προκαλούν κάποια αντίθεση στη ροή ηλεκτρονίων. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως Αντοχή στο υλικό. Η ιδιότητα αντίστασης των υλικών είναι ευεργετική στα ηλεκτρικά κυκλώματα. Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την τιμή αντίστασης ενός υλικού. Η αξία της ειδικής αντίστασης του υλικού μας δίνει μια ιδέα για την αντίσταση χωρητικότητας ενός συγκεκριμένου υλικού.
Τι είναι η αντίσταση;
Τα υλικά διαιρούνται με βάση τις αγώγιμες ιδιότητές τους ως αγωγούς, ημιαγωγούς και μονωτές. Η ηλεκτρική αντίσταση ενός υλικού ορίζεται ως η αντίσταση του υλικού ανά μονάδα μήκους και ανά μονάδα επιφάνειας διατομής σε μια καθορισμένη θερμοκρασία.
Όταν μια πιθανή διαφορά εφαρμόζεται σε μια ουσία, η ιδιότητα αντίστασης της ουσίας αντιτίθεται στη ροή του ρεύματος μέσω αυτής. Αυτή η ιδιότητα της ουσίας ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και εξαρτάται επίσης από τον τύπο υλικού στην οποία αποτελείται η ουσία. μετρά την αντίσταση της ουσίας.
Τύπος για Ανθεκτικότητα
Ο τύπος για αυτό προέρχεται από τους νόμους της αντίστασης. Υπάρχουν τέσσερις νόμοι για την αντίσταση μιας ουσίας.
Ανθεκτικότητα-Εξίσωση
Πρώτος νόμος
Αναφέρει ότι το αντίσταση μιας ουσίας R είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος της L. δηλ. R ∝ L. Έτσι, όταν το μήκος της ουσίας διπλασιάζεται. η αντίστασή του διπλασιάζεται επίσης.
Δεύτερος νόμος
Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, το αντίσταση Το R μιας ουσίας είναι έμμεσα ανάλογο με την περιοχή διατομής Α. Δηλ. R ∝ 1 / A. Έτσι διπλασιάζοντας το εμβαδόν διατομής μιας ουσίας, η τιμή αντίστασης της μειώνεται στο μισό.
Τρίτος νόμος
Αυτός ο νόμος αναφέρει ότι το αντίσταση ενός υλικού εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Τέταρτος νόμος
Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, το αντίσταση Η τιμή των δύο συρμάτων που αποτελείται από διαφορετικά υλικά είναι διαφορετική αν και είναι ίδια στο μήκος και στις διατομές τους.
Από όλους αυτούς τους νόμους η τιμή αντίστασης ενός αγωγού με μήκος L και περιοχή διατομής Α μπορεί να προκύψει ως
R ∝ L / Α
R = ρL / Α
Εδώ, ρ είναι ο συντελεστής αντίστασης γνωστός ως Ανθεκτικότητα συγκεκριμένης αντίστασης.
Έτσι, η ηλεκτρική αντίσταση του υλικού δίνεται ως
ρ = RA / L
Η μονάδα S.I της είναι Ohm-Meter. Συμβολίζεται με το σύμβολο «ρ».
Ταξινόμηση αντίστασης για αγωγούς, ημιαγωγούς και μονωτές
Αυτό το υλικό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία. Σε αγωγούς με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται επίσης η ταχύτητα των ηλεκτρονίων που κινούνται στο υλικό. Αυτό οδηγεί σε πολλές συγκρούσεις. Αυτό οδηγεί σε μείωση του μέσου χρόνου σύγκρουσης των ηλεκτρονίων. Αυτή η ουσία είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον μέσο χρόνο σύγκρουσης ηλεκτρονίων. Έτσι, με τη μείωση του μέσου χρόνου σύγκρουσης, αυξάνεται η τιμή αντίστασης του αγωγού.
Σε ουσίες ημιαγωγών όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, συμβαίνει το σπάσιμο περισσότερων ομοιοπολικών δεσμών. Αυτό αυξάνει τον αριθμό των δωρεάν μεταφορέων στην ουσία. Με αυτήν την αύξηση των φορέων φορτίου, η αγωγιμότητα της ουσίας αυξάνεται μειώνοντας έτσι την αντίσταση του υλικού ημιαγωγού. Έτσι, με την αύξηση της θερμοκρασίας, οι ημιαγωγοί του θα αυξηθούν.
Βοηθά στη σύγκριση των διαφόρων υλικών με βάση την ικανότητά τους να μεταφέρουν ηλεκτρισμό. είναι αμοιβαία αγωγιμότητα. Αγωγοί έχουν υψηλές τιμές αγωγιμότητας και χαμηλότερες τιμές αντίστασης. Οι μονωτές έχουν υψηλές τιμές αντίστασης και χαμηλές τιμές αγωγιμότητας. Οι τιμές της αντίστασης και της αγωγιμότητας για ημιαγωγός βρίσκεται στη μέση.
Η αξία του για έναν καλό αγωγό, όπως Χειροποίητος χαλκός στα 200Το C είναι 1,77 × 10-8ohm-meter και από την άλλη πλευρά, αυτό για έναν καλό μονωτή κυμαίνεται από 1012έως 10είκοσιωμ-μέτρα.
Συντελεστής θερμοκρασίας
Ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης ορίζεται ως η αλλαγή στην αύξηση της αντίστασης 1Ω αντίσταση ενός υλικού ανά 10C αύξηση της θερμοκρασίας. Συμβολίζεται με το σύμβολο «α».
Η αλλαγή στην αντίσταση του υλικού με την αλλαγή της θερμοκρασίας δίνεται ως
dρ/dt = ρ. α
Εδώ, dρ είναι η αλλαγή στην τιμή αντίστασης. Οι μονάδες του είναι ohm-mδύο/Μ. «Ρ» είναι η τιμή αντίστασης της ουσίας. «Dt» είναι η αλλαγή στην τιμή θερμοκρασίας. «Α» είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης.
Η νέα τιμή αντίστασης για το υλικό όταν υφίσταται αλλαγή θερμοκρασίας μπορεί να υπολογιστεί με την παραπάνω εξίσωση. Πρώτον, το ποσό της μεταβολής στην τιμή του υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή θερμοκρασίας. Στη συνέχεια, η τιμή προστίθεται στην προηγούμενη τιμή για τον υπολογισμό της νέας τιμής.
Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για τον υπολογισμό των τιμών αντίστασης του υλικού σε διάφορες θερμοκρασίες. Η αντίσταση και η αντίσταση και οι δύο όροι σχετίζονται με την αντίσταση που βιώνει ένα ρέον ρεύμα, αλλά είναι εγγενής ιδιότητα των υλικών. Όλα τα χάλκινα καλώδια ανεξάρτητα από το μήκος τους και την περιοχή διατομής έχουν την ίδια τιμή αντίστασης, ενώ η τιμή αντίστασης τους αλλάζει με την αλλαγή στο μήκος τους και στις περιοχές διατομής.
Κάθε υλικό έχει την αξία του. Οι γενικές τιμές αντίστασης για διαφορετικούς τύπους υλικών μπορούν να δοθούν ως - Για υπεραγωγούς η αντίσταση είναι 0, για την αντίσταση μετάλλων είναι 10-8, για τους ημιαγωγούς και τους ηλεκτρολύτες η τιμή αντίστασης είναι μεταβλητή, για τους μονωτές η τιμή αντίστασης είναι από 1016, για σούπερ μονωτές, η τιμή αντίστασης είναι «∞».
Στις 200C η τιμή αντίστασης για το ασήμι είναι 1,59 × 10-8, για χαλκό 1,68 × 10-8. Όλες οι τιμές αντίστασης για διάφορα υλικά μπορούν να βρεθούν στο a τραπέζι . Το ξύλο θεωρείται ως υψηλής μόνωσης, αλλά αυτό ποικίλλει ανάλογα με την ποσότητα υγρασίας που υπάρχει σε αυτό. Σε πολλές περιπτώσεις, είναι δύσκολο να υπολογιστεί η αντίσταση ενός υλικού χρησιμοποιώντας τον τύπο αντίστασης λόγω της ανομοιογενούς φύσης των υλικών. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται η μερική διαφορική εξίσωση που σχηματίζεται από την εξίσωση συνέχειας της εξίσωσης J και Poisson για το Ε. Τα δύο καλώδια με διαφορετικά μήκη και διαφορετικές περιοχές διατομής έχουν τις ίδιες τιμές;
