Quando una differenza di potenziale viene applicata su un materiale, gli elettroni nel materiale iniziano a spostarsi dall'elettrodo negativo agli elettrodi positivi, che produce corrente nel materiale. Ma durante questo movimento di elettroni, subiscono varie collisioni con altri elettroni sul loro cammino. Queste collisioni causano una certa opposizione al flusso di elettroni. Questo fenomeno è noto come resistenza al materiale. La proprietà di resistività dei materiali è vantaggiosa nei circuiti elettrici. Molti fattori influenzano il valore di resistenza di un materiale. Il valore della resistenza specifica del materiale ci dà un'idea della capacità resistiva di un particolare materiale.
Cos'è la resistività?
I materiali sono suddivisi in base alle loro proprietà conduttive come conduttori, semiconduttori e isolanti. La resistività elettrica di un materiale è definita come la resistenza del materiale per unità di lunghezza e per unità di sezione trasversale a una temperatura specificata.
Quando una differenza di potenziale viene applicata attraverso una sostanza, la proprietà di resistenza della sostanza si oppone al flusso di corrente attraverso di essa. Questa proprietà della sostanza varia con la temperatura e dipende anche dal tipo di materiale di cui è composta la sostanza. misura la resistenza della sostanza.
Formula per resistività
La formula per questo deriva dalle leggi della resistenza. Esistono quattro leggi per la resistenza di una sostanza.
Equazione di resistività
Prima legge
Si afferma che il resistenza di una sostanza R è direttamente proporzionale alla sua lunghezza L. cioè R ∝ L. Così quando la lunghezza della sostanza è raddoppiata. anche la sua resistenza viene raddoppiata.
Seconda Legge
Secondo questa legge, il resistenza R di una sostanza è indirettamente proporzionale alla sua area della sezione trasversale A. cioè R ∝ 1 / A. Quindi raddoppiando l'area della sezione trasversale di una sostanza, il suo valore di resistenza viene dimezzato.
Terza legge
Questa legge afferma che il resistenza di un materiale dipende dalla temperatura.
Quarta legge
Secondo questa legge, il resistenza il valore del bifilare composto da materiali diversi è diverso sebbene siano uguali per lunghezza e area di sezione.
Da tutte queste leggi si può derivare il valore di resistenza di un conduttore di lunghezza L e area della sezione A come
R ∝ L / A
R = ρL / A
Qui, ρ è il coefficiente di resistenza noto come resistività di resistenza specifica.
Quindi la resistività elettrica del materiale è data come
ρ = RA / L
L'unità S.I del suo è Ohm-Meter. È indicato dal simbolo 'ρ'.
Classificazione della resistività per conduttori, semiconduttori e isolanti
Questo materiale dipende molto dalla temperatura. Nei conduttori con l'aumento della temperatura aumenta anche la velocità degli elettroni che si muovono nel materiale. Questo porta a molte collisioni. Ciò si traduce in una diminuzione del tempo medio di collisione degli elettroni. Questa sostanza è inversamente proporzionale al tempo medio di collisione degli elettroni. Pertanto, con la diminuzione del tempo medio di collisione, il valore di resistività del conduttore aumenta.
Nelle sostanze semiconduttrici all'aumentare della temperatura si verifica la rottura di legami più covalenti. Ciò aumenta il numero di portatori di carica gratuiti nella sostanza. Con questo aumento dei portatori di carica, la conduttività della sostanza aumenta diminuendo così la resistività del materiale semiconduttore. Quindi con l'aumento della temperatura, i suoi semiconduttori aumenteranno.
aiuta a confrontare i vari materiali in base alla loro capacità di condurre l'elettricità. è reciproco della conducibilità. Conduttori hanno valori di conducibilità elevati e valori di resistività inferiori. Gli isolanti hanno valori di resistività elevati e valori di conduttività bassi. I valori di resistività e conducibilità per semiconduttore si trova nel mezzo.
Il suo valore per un buon conduttore come il rame disegnato a mano a 200C è 1,77 × 10-8ohm-metro e d'altra parte, questo per un buon isolante va da 1012a 10ventiohm-metri.
Coefficiente di temperatura
Il coefficiente di temperatura della resistenza è definito come la variazione nell'aumento della resistenza di 1Ω resistore di un materiale per 10Aumento di C della temperatura. È indicato dal simbolo 'α'.
La variazione della resistività del materiale con la variazione della temperatura è data come
dρ / dt = ρ. α
Qui, dρ è la variazione del valore di resistività. Le sue unità sono ohm-mDue/ m. 'Ρ' è il valore di resistività della sostanza. 'Dt' è la variazione del valore della temperatura. 'Α' è il coefficiente di temperatura della resistenza.
Il nuovo valore di resistività per il materiale quando subisce una variazione di temperatura può essere calcolato dall'equazione precedente. Innanzitutto, la quantità di variazione del suo valore viene calcolata utilizzando il coefficiente di temperatura. Quindi il valore viene aggiunto al valore precedente per calcolare il nuovo valore.
Questo è molto utile per calcolare i valori di resistenza del materiale a varie temperature. Resistenza e resistività entrambi i termini sono legati all'opposizione sperimentata da una corrente fluente ma è una proprietà intrinseca dei materiali. Tutti i fili di rame, indipendentemente dalla loro lunghezza e area della sezione trasversale, hanno lo stesso valore di resistività mentre il loro valore di resistenza cambia al variare della loro lunghezza e delle aree della sezione trasversale.
Ogni materiale ha il suo valore. I valori generali di resistività per diversi tipi di materiale possono essere forniti come - Per i superconduttori la resistività è 0, per i metalli la resistività è 10-8, per semiconduttori ed elettroliti il valore di resistività è variabile, per isolanti il valore di resistività è da 1016, per i super isolanti il valore di resistività è '∞'.
A 20 anni0C il valore di resistività per l'argento è 1,59 × 10-8, per rame 1,68 × 10-8. Tutti i valori di resistività per vari materiali possono essere trovati in a tavolo . Il legno è considerato un alto isolante, ma questo varia a seconda della quantità di umidità presente in esso. In molti casi, è difficile calcolare la resistenza di un materiale utilizzando la formula della resistività a causa della natura disomogenea dei materiali. In tali casi, viene utilizzata l'equazione differenziale parziale formata dall'equazione di continuità di J e dall'equazione di Poisson per E. I due fili con lunghezze diverse e sezioni trasversali differenti hanno gli stessi valori?
