När en potentialskillnad appliceras över ett material börjar elektronerna i materialet röra sig från den negativa elektroden till positiva elektroder, vilket producerar ström i materialet. Men under denna rörelse av elektroner genomgår de olika kollisioner med andra elektroner i deras väg. Dessa kollisioner orsakar viss motstånd mot strömmen av elektroner. Detta fenomen är känt som Resistance to the material. Materialens resistivitetsegenskap är fördelaktig i elektriska kretsar. Många faktorer påverkar materialets motståndsvärde. Värdet av materialets specifika motstånd ger oss en uppfattning om resistivkapaciteten hos ett visst material.
Vad är resistivitet?
Material delas ut baserat på deras ledande egenskaper som ledare, halvledare och isolatorer. Den elektriska resistiviteten hos ett material definieras som materialets motstånd per längdenhet och per tvärsnittsarea vid en specificerad temperatur.
När en potentiell skillnad appliceras över ett ämne, motsätter ämnets motståndsegenskap strömflödet genom det. Denna egenskap hos ämnet varierar med temperaturen och beror också på vilken typ av material ämnet består av. den mäter ämnets resistens.
Formel för resistivitet
Formeln för detta härleds från motståndslagen. Det finns fyra lagar för resistens hos ett ämne.
Resistivitet-ekvation
Första lagen
Det anges att motstånd av ett ämne R är direkt proportionellt mot dess längd L. dvs R ∝ L. Således när ämnets längd fördubblas. dess motstånd fördubblas också.
Andra lagen
Enligt denna lag är motstånd R för ett ämne är indirekt proportionellt mot dess tvärsnittsarea A. dvs R ∝ 1 / A. Genom att fördubbla tvärsnittsarean för ett ämne halveras dess motståndsvärde.
Tredje lagen
Denna lag säger att motstånd av ett material beror på temperaturen.
Fjärde lagen
Enligt denna lag är motstånd värdet på tvåtrådar som består av olika material är olika även om de har samma längd och tvärsnittsarea.
Från alla dessa lagar kan motståndsvärdet för en ledare med längd L och tvärsnittsarea A härledas som
R ∝ L / A
R = ρL / A.
Här är ρ motståndskoefficienten känd som resistivitet för specifikt motstånd.
Sålunda ges materialets elektriska resistivitet som
ρ = RA / L.
S.I-enheten är Ohm-Meter. Det betecknas med symbolen 'ρ'.
Motståndsklassificering för ledare, halvledare och isolatorer
Detta material beror mycket på temperaturen. I ledare med temperaturökningen ökar också hastigheten hos elektroner som rör sig i materialet. Detta leder till många kollisioner. Detta resulterar i en minskning av den genomsnittliga kollisionstiden för elektronerna. Denna substans är omvänt proportionell mot den genomsnittliga tiden för kollision av elektroner. Således, med minskningen av den genomsnittliga tiden för kollisionen, ökar ledarens resistivitetsvärde.
I halvledarsubstanser när temperaturen höjs uppstår fler kovalenta bindningar. Detta ökar antalet kostnadsfria bärare i ämnet. Med denna ökning i laddningsbärare ökar substansens konduktivitet och minskar därmed resistiviteten hos halvledarmaterialet. Med temperaturökningen kommer dess halvledare att öka.
det hjälper till att jämföra olika material baserat på deras förmåga att leda elektricitet. det är ömsesidigt av konduktivitet. Ledare har höga konduktivitetsvärden och lägre resistivitetsvärden. Isolatorer har höga resistivitetsvärden och låga konduktivitetsvärden. Värdena för resistivitet och konduktivitet för halvledare ligger i mitten.
Dess värde för en bra ledare som handdragen koppar vid 200C är 1,77 × 10-8ohm-meter och å andra sidan, detta för en bra isolator varierar från 1012till 10tjugoohm-meter.
Temperatur koefficient
Motståndskoefficienten definieras som förändringen i ökningen av motståndet på 1Ω motstånd av ett material per 10C ökar temperaturen. Det betecknas med symbolen 'α'.
Förändringen i materialets resistivitet med temperaturförändringen ges som
dρ / dt = ρ. α
Här är dρ förändringen i resistivitetsvärdet. Dess enheter är ohm-mtvå/ m. 'Ρ' är ämnets resistivitetsvärde. 'Dt' är temperaturförändringen. 'Α' är motståndskoefficienten.
Det nya resistivitetsvärdet för material när det genomgår temperaturförändring kan beräknas med ovanstående ekvation. Först beräknas mängden förändring i dess värde med hjälp av temperaturkoefficienten. Därefter adderas värdet till det tidigare värdet för att beräkna det nya värdet.
Detta är mycket användbart vid beräkning av materialets motståndsvärden vid olika temperaturer. Motstånd och resistivitet, båda termerna är relaterade till oppositionen som upplevs av en strömmande ström men det är en inneboende egenskap hos materialen. Alla koppartrådar oavsett längd och tvärsnittsarea har samma resistivitetsvärde medan deras motståndsvärde förändras med förändring i längd och tvärsnittsarea.
Varje material har sitt värde. De allmänna resistivitetsvärdena för olika typer av material kan anges som - För superledare är resistiviteten 0, för metallen är resistiviteten 10-8, för halvledare och elektrolyter är resistivitetsvärdet variabelt, för isolatorer är resistivitetsvärdet från 1016, för superisolatorer är resistivitetsvärdet '∞'.
Vid 200C är resistivitetsvärdet för silver 1,59 × 10-8, för koppar 1,68 × 10-8. Alla resistivitetsvärden för olika material finns i a tabell . Trä betraktas som en högisolator men detta varierar beroende på hur mycket fukt som finns i det. I många fall är det svårt att beräkna resistansen hos ett material med hjälp av resistivitetsformeln på grund av materialens inhomogena natur. I sådana fall används den partiella differentialekvationen som bildas av kontinuitetsekvationen för J och Poissons ekvation för E. Har de två trådarna med olika längder och olika tvärsnittsarea samma värden?
