Kun potentiaaliero kohdistetaan materiaalin poikki, materiaalin elektronit alkavat liikkua negatiivisesta elektrodista positiivisiin elektrodeihin, mikä tuottaa virtaa materiaalissa. Mutta tällä elektronien liikkeellä he törmäävät erilaisiin törmäyksiin muiden polulla olevien elektronien kanssa. Nämä törmäykset aiheuttavat jonkin verran vastustusta elektronien virtaukselle. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Materiaalin vastustuskyky. Materiaalien resistanssiominaisuus on hyödyllinen sähköpiireissä. Monet tekijät vaikuttavat materiaalin vastusarvoon. Materiaalin ominaisvastuksen arvo antaa meille käsityksen tietyn materiaalin resistanssikyvystä.
Mikä on resistiivisyys?
Materiaalit jaetaan niiden johtavien ominaisuuksien perusteella johtimina, puolijohteina ja eristeinä. Materiaalin sähköinen resistiivisyys määritellään materiaalin vastuksena pituuden yksikköä ja poikkipinta-alan yksikköä kohti tietyssä lämpötilassa.
Kun potentiaalieroa käytetään aineen yli, aineen vastustuskyky vastustaa virran virtausta sen läpi. Tämä aineen ominaisuus vaihtelee lämpötilan mukaan ja riippuu myös aineen tyypistä, josta aine koostuu. se mittaa aineen vastustuskykyä.
Resistiivisyyden kaava
Kaava tähän johdetaan vastarintalaeista. Aineen vastustuskyvylle on neljä lakia.
Resistiivisyys-yhtälö
Ensimmäinen laki
Siinä todetaan, että vastus aineen R on suoraan verrannollinen sen pituuteen L. ts. R = L. Kun siis aineen pituus kaksinkertaistetaan. sen vastus myös kaksinkertaistuu.
Toinen laki
Tämän lain mukaan vastus Aineen R on epäsuorasti verrannollinen sen poikkipinta-alaan A. ts. R1 / A. Siten kaksinkertaistamalla aineen poikkileikkauspinta-ala, sen resistanssiarvo puolittuu.
Kolmas laki
Tässä laissa todetaan, että vastus materiaalin määrä riippuu lämpötilasta.
Neljäs laki
Tämän lain mukaan vastus Eri materiaaleista koostuvan kaksijohtimisen arvo on erilainen, vaikka niiden pituus ja poikkipinta-ala ovat samat.
Kaikista näistä laeista johdin, jonka pituus on L ja poikkipinta-ala A, vastusarvo voidaan johtaa muodossa
R ∝ L / A
R = ρL / A
Tässä ρ on vastuskerroin, joka tunnetaan nimellä ominaisresistanssin resistiivisyys.
Siten materiaalin sähköinen resistiivisyys ilmoitetaan muodossa
ρ = RA / L
Sen S.I-yksikkö on Ohm-mittari. Se on merkitty symbolilla ρ.
Johtimien, puolijohteiden ja eristeiden resistanssiluokitus
Tämä materiaali riippuu suuresti lämpötilasta. Johtimissa, joissa lämpötila nousee, myös materiaalissa liikkuvien elektronien nopeus kasvaa. Tämä johtaa paljon törmäyksiin. Tämä johtaa elektronien keskimääräisen törmäysajan lyhenemiseen. Tämä aine on kääntäen verrannollinen elektronien keskimääräiseen törmäysaikaan. Täten törmäyksen keskimääräisen ajan pienenemisen myötä johtimen vastusarvo kasvaa.
Puolijohde-aineissa lämpötilan noustessa tapahtuu enemmän kovalenttisten sidosten hajoamista. Tämä lisää aineessa olevien vapaiden latauskantajien määrää. Tämän varauksen kantoaineiden kasvun myötä aineen johtavuus kasvaa, mikä vähentää puolijohdemateriaalin resistiivisyyttä. Siten lämpötilan nousun myötä sen puolijohteet kasvavat.
se auttaa vertaamaan eri materiaaleja perustuen niiden kykyyn johtaa sähköä. se on vastavuoroinen johtavuus. Kapellimestarit on korkeat johtavuusarvot ja pienemmät resistiivisyysarvot. Eristimillä on korkeat resistiivisyysarvot ja matalat johtavuusarvot. Resistiivisyyden ja johtavuuden arvot puolijohde on keskellä.
Sen arvo hyvälle johtimelle, kuten käsin vedetylle kuparille 200C on 1,77 × 10-8ohm-metri ja toisaalta tämä hyvälle eristimelle vaihtelee 10: stä1210: eenkaksikymmentäohm metriä.
Lämpötilakerroin
Vastuksen lämpötilakerroin määritellään muutoksena 1Ω: n vastuksen kasvussa vastus materiaalia / 10C lämpötilan nousu. Se on merkitty symbolilla α.
Materiaalin resistiivisyyden muutos lämpötilan muutoksella annetaan seuraavasti
dρ / dt = ρ. α
Tässä dρ on muutos resistiivisyydessä. Sen yksiköt ovat ohm-mkaksi/ m. ’Ρ’ on aineen resistanssiarvo. ’Dt’ on lämpötila-arvon muutos. ’Α’ on resistanssin lämpötilakerroin.
Materiaalin uusi resistanssiarvo lämpötilan muuttuessa voidaan laskea yllä olevalla yhtälöllä. Ensinnäkin sen arvon muutoksen määrä lasketaan käyttämällä lämpötilakerrointa. Sitten arvo lisätään edelliseen arvoon uuden arvon laskemiseksi.
Tämä on erittäin hyödyllistä laskettaessa materiaalin vastusarvoja eri lämpötiloissa. Molemmat termit Resistanssi ja resistiivisyys liittyvät virtaavan virran kokemaan vastustukseen, mutta se on materiaalien luontainen ominaisuus. Kaikilla kuparilangoilla, riippumatta niiden pituudesta ja poikkipinta-alasta, on sama resistiivisyysarvo, kun taas niiden vastusarvo muuttuu niiden pituuden ja poikkipinta-alan muuttuessa.
Jokaisella materiaalilla on arvo. Yleiset resistanssiarvot erityyppisille materiaaleille voidaan antaa seuraavasti: Suprajohteiden resistanssi on 0, metallien resistiivisyys 10-8, puolijohteiden ja elektrolyyttien resistiivisyysarvo on muuttuva, eristimien resistiivisyysarvo on 1016, supereristimien resistiivisyysarvo on ∞.
Klo 200C hopean resistanssiarvo on 1,59 × 10-8, kuparille 1,68 × 10-8. Kaikki eri materiaalien resistanssiarvot löytyvät kohdasta a pöytä . Puuta pidetään erittäin eristävänä, mutta tämä vaihtelee siinä olevan kosteuden määrän mukaan. Monissa tapauksissa materiaalin resistanssia on vaikea laskea käyttämällä resistiivikaavaa materiaalien epähomogeenisen luonteen vuoksi. Tällaisissa tapauksissa käytetään J: n jatkuvuusyhtälön muodostamaa osittaista differentiaaliyhtälöä ja Poissonin yhtälöä E: lle. Onko kahdella eri pituudella ja eri poikkileikkauksella varustetulla johtimella samat arvot?
