Når der påføres en potentiel forskel på tværs af et materiale, begynder elektronerne i materialet at bevæge sig fra den negative elektrode til positive elektroder, som producerer strøm i materialet. Men under denne bevægelse af elektroner gennemgår de forskellige kollisioner med andre elektroner på deres vej. Disse kollisioner medfører en vis modstand mod strømmen af elektroner. Dette fænomen er kendt som Resistance to the material. Materialernes modstandsegenskaber er gavnlige i elektriske kredsløb. Mange faktorer påvirker materialets modstandsværdi. Værdien af materialets specifikke modstand giver os en idé om et bestemt materiales resistive kapacitet.
Hvad er resistivitet?
Materialer er opdelt baseret på deres ledende egenskaber som ledere, halvledere og isolatorer. Et materiales elektriske modstandsdygtighed defineres som materialets modstand pr. Længdeenhed og per tværsnitsareaenhed ved en specificeret temperatur.
Når der anvendes en potentiel forskel på tværs af et stof, modstår stoffets modstandsegenskaber strømmen gennem det. Stoffets egenskab varierer med temperaturen og afhænger også af typen af materiale stoffet består af. det måler stoffets modstand.
Formel for resistivitet
Formlen for dette er afledt af lovene om modstand. Der er fire love for et stofs resistens.
Modstands-ligning
Første lov
Det hedder, at modstand af et stof R er direkte proportionalt med dets længde L. dvs. R ∝ L. Således når stoffets længde fordobles. dens modstand bliver også fordoblet.
Anden lov
I henhold til denne lov er modstand R af et stof er indirekte proportionalt med dets tværsnitsareal A. dvs. R ∝ 1 / A. Ved at fordoble et stofs tværsnitsareal halveres dets resistensværdi således.
Tredje lov
Denne lov fastslår, at modstand af et materiale afhænger af temperaturen.
Fjerde lov
I henhold til denne lov er modstand værdien af totråd, der består af forskellige materialer, er forskellig, selvom de er ens i deres længde og tværsnitsarealer.
Fra alle disse love kan modstandsværdien af en leder med længde L og tværsnitsareal A udledes som
R ∝ L / A
R = ρL / A
Her er ρ modstandskoefficienten kendt som modstand af specifik modstand.
Således er den elektriske resistivitet af materialet angivet som
ρ = RA / L.
S.I-enheden er Ohm-Meter. Det er betegnet med symbolet 'ρ'.
Resistivitetsklassifikation for ledere, halvledere og isolatorer
Dette materiale afhænger meget af temperaturen. I ledere med stigning i temperaturen øges også hastigheden af elektroner, der bevæger sig i materialet. Dette fører til mange kollisioner. Dette resulterer i et fald i den gennemsnitlige kollisionstid for elektronerne. Dette stof er omvendt proportionalt med den gennemsnitlige tid for kollision af elektroner. Med faldet i den gennemsnitlige tid for kollisionen stiger lederens resistivitetsværdi således.
I halvlederstoffer, når temperaturen øges, opstår brud på flere kovalente bindinger. Dette øger antallet af gratis opladningsbærere i stoffet. Med denne stigning i ladningsbærere øges ledningsevnen af stoffet og derved mindsker halvledermaterialets resistivitet. Således med stigningen i temperatur vil dets halvledere stige.
det hjælper med at sammenligne de forskellige materialer baseret på deres evne til at lede elektricitet. det er gensidigt af ledningsevne. Ledere har høje ledningsevne og lavere resistivitetsværdier. Isolatorer har høje resistivitetsværdier og lave ledningsevneværdier. Værdierne for resistivitet og ledningsevne for halvleder ligger i midten.
Dens værdi for en god leder som håndtegnet kobber ved 200C er 1,77 × 10-8ohm-meter og på den anden side varierer dette til en god isolator fra 1012til 10tyveohm-meter.
Temperaturkoefficient
Temperaturkoefficienten for modstand defineres som ændringen i stigningen i modstanden på 1Ω modstand af et materiale pr. 10C stigning i temperaturen. Det er betegnet med symbolet 'α'.
Ændringen i materialets resistivitet med temperaturændringen er angivet som
dρ / dt = ρ. α
Her er dρ ændringen i resistivitetsværdien. Dens enheder er ohm-mto/ m. 'Ρ' er stoffets resistivitetsværdi. 'Dt' er ændringen i temperaturværdi. 'Α' er temperaturkoefficienten for modstand.
Den nye resistivitetsværdi for materiale, når det gennemgår temperaturændring, kan beregnes ved hjælp af ovenstående ligning. For det første beregnes mængden af ændring i dens værdi ved hjælp af temperaturkoefficienten. Derefter føjes værdien til den forrige værdi for at beregne den nye værdi.
Dette er meget nyttigt ved beregning af materialets modstandsværdier ved forskellige temperaturer. Modstand og modstand begge begreber er relateret til oppositionen, der opleves af en flydende strøm, men det er en iboende egenskab ved materialerne. Alle kobbertråde uanset længde og tværsnitsareal har samme resistivitetsværdi, mens deres modstandsværdi ændres med ændring i længde og tværsnitsareal.
Hvert materiale har sin værdi. De generelle resistivitetsværdier for forskellige typer materialer kan angives som - For superledere er resistivitet 0, for metaller er resistivitet 10-8, for halvledere og elektrolytter er resistivitetsværdien variabel, for isolatorer er resistivitetsværdien fra 1016, for superisolatorer er resistivitetsværdien '∞'.
Kl. 200C resistivitetsværdien for sølv er 1,59 × 10-8til kobber 1,68 × 10-8. Alle resistivitetsværdier for forskellige materialer findes i a bord . Træ betragtes som en højisolator, men dette varierer afhængigt af mængden af fugt i det. I mange tilfælde er det vanskeligt at beregne et materiales modstand ved hjælp af resistivitetsformlen på grund af materialernes inhomogene natur. I sådanne tilfælde anvendes den delvise differentialligning dannet af kontinuitetsligningen af J og Poissons ligning for E. Har de to ledninger med forskellige længder og forskellige tværsnitsarealer de samme værdier?
