Wanneer een potentiaalverschil over een materiaal wordt aangelegd, beginnen de elektronen in het materiaal te bewegen van de negatieve elektrode naar positieve elektroden, wat stroom in het materiaal produceert. Maar tijdens deze beweging van elektronen ondergaan ze verschillende botsingen met andere elektronen op hun pad. Deze botsingen veroorzaken enige weerstand tegen de stroom elektronen. Dit fenomeen staat bekend als weerstand tegen het materiaal. De weerstandseigenschap van de materialen is gunstig in elektrische circuits. Er zijn veel factoren die de weerstandswaarde van een materiaal beïnvloeden. De waarde van de specifieke weerstand van het materiaal geeft ons een idee over het weerstandsvermogen van een bepaald materiaal.
Wat is resistiviteit?
Materialen zijn verdeeld op basis van hun geleidende eigenschappen als geleiders, halfgeleiders en isolatoren. De elektrische weerstand van een materiaal wordt gedefinieerd als de weerstand van het materiaal per lengte-eenheid en per oppervlakte-eenheid in dwarsdoorsnede bij een bepaalde temperatuur.
Wanneer een potentiaalverschil over een stof wordt toegepast, gaat de weerstandseigenschap van de stof de stroom er doorheen tegen. Deze eigenschap van de stof varieert met de temperatuur en is ook afhankelijk van het soort materiaal waaruit de stof is gemaakt. het meet de weerstand van de stof.
Formule voor resistiviteit
De formule hiervoor is afgeleid van de wetten van verzet. Er zijn vier wetten voor de weerstand van een stof.
Weerstandsvergelijking
Eerste wet
Er staat dat de weerstand van een stof R is recht evenredig met de lengte L, d.w.z. R ∝ L. Dus wanneer de lengte van de stof wordt verdubbeld. zijn weerstand wordt ook verdubbeld.
Tweede wet
Volgens deze wet is de weerstand R van een stof is indirect evenredig met zijn dwarsdoorsnedeoppervlak A. d.w.z. R ∝ 1 / A. Dus door de dwarsdoorsnede van een stof te verdubbelen, wordt de weerstandswaarde ervan gehalveerd.
Derde wet
Deze wet stelt dat de weerstand van een materiaal hangt af van de temperatuur.
Vierde wet
Volgens deze wet is de weerstand waarde van tweedraads gemaakt van verschillende materialen is verschillend, hoewel ze hetzelfde zijn in hun lengte en doorsnede.
Uit al deze wetten kan de weerstandswaarde van een geleider met lengte L en dwarsdoorsnede A worden afgeleid als
R ∝ L / A
R = ρL / A
Hier is ρ de weerstandscoëfficiënt die bekend staat als weerstand van specifieke weerstand.
Dus de elektrische weerstand van het materiaal wordt gegeven als
ρ = RA / L
De S.I-eenheid van zijn is Ohm-Meter. Het wordt aangeduid met het symbool ‘ρ’.
Weerstandsclassificatie voor geleiders, halfgeleiders en isolatoren
Dit materiaal is sterk afhankelijk van de temperatuur. In geleiders met een temperatuurstijging neemt ook de snelheid van elektronen die in het materiaal bewegen toe. Dit leidt tot veel botsingen. Dit resulteert in een afname van de gemiddelde botsingstijd van de elektronen. Deze stof is omgekeerd evenredig met de gemiddelde tijd van de botsing van elektronen. Dus met de afname van de gemiddelde tijd van de botsing, neemt de weerstandswaarde van de geleider toe.
In halfgeleidende stoffen treedt bij hogere temperatuur het verbreken van meer covalente bindingen op. Dit vergroot het aantal gratis ladingsdragers in de stof. Met deze toename van ladingsdragers neemt de geleidbaarheid van de stof toe, waardoor de soortelijke weerstand van het halfgeleidermateriaal afneemt. Dus met de stijging van de temperatuur zullen de halfgeleiders toenemen.
het helpt bij het vergelijken van de verschillende materialen op basis van hun vermogen om elektriciteit te geleiden. het is wederzijds van geleidbaarheid. Geleiders hebben hoge geleidbaarheidswaarden en lagere weerstandswaarden. Isolatoren hebben hoge weerstandswaarden en lage geleidbaarheidswaarden. De waarden van weerstand en geleidbaarheid voor halfgeleider ligt in het midden.
Zijn waarde voor een goede geleider zoals handgetekend koper op 200C is 1,77 x 10-8ohm-meter en aan de andere kant varieert dit voor een goede isolator van 1012tot 10twintigohm-meter.
Temperatuurcoëfficiënt
De temperatuurcoëfficiënt van weerstand wordt gedefinieerd als de verandering in de toename van de weerstand van 1Ω weerstand van een materiaal per 10C stijging van de temperatuur. Het wordt aangeduid met het symbool ‘α’.
De verandering in de soortelijke weerstand van het materiaal met de verandering in temperatuur wordt gegeven als
dρ / dt = ρ. α
Hier is dρ de verandering in de weerstandswaarde. De eenheden zijn ohm-mtwee/ m. ‘Ρ’ is de weerstandswaarde van de stof. ‘Dt’ is de verandering in temperatuurwaarde. ‘Α’ is de temperatuurcoëfficiënt van weerstand.
De nieuwe weerstandswaarde voor materiaal wanneer het een temperatuurverandering ondergaat, kan worden berekend met de bovenstaande vergelijking. Ten eerste wordt de hoeveelheid verandering in de waarde berekend met behulp van de temperatuurcoëfficiënt. Vervolgens wordt de waarde opgeteld bij de vorige waarde om de nieuwe waarde te berekenen.
Dit is erg handig bij het berekenen van de weerstandswaarden van het materiaal bij verschillende temperaturen. Weerstand en soortelijke weerstand, beide termen zijn gerelateerd aan de weerstand die wordt ervaren door een vloeiende stroom, maar het is een intrinsieke eigenschap van de materialen. Alle koperdraden, ongeacht hun lengte en dwarsdoorsnede, hebben dezelfde weerstandswaarde, terwijl hun weerstandswaarde verandert met verandering in hun lengte en dwarsdoorsnede.
Elk materiaal heeft zijn waarde. De algemene weerstandswaarden voor verschillende materiaalsoorten kunnen worden gegeven als - Voor supergeleiders is de weerstand 0, voor metalen is de weerstand 10-8, voor halfgeleiders en elektrolyten is de weerstandswaarde variabel, voor isolatoren is de weerstandswaarde van 1016, voor superisolatoren is de weerstandswaarde ‘∞’.
Om 200C de weerstandswaarde voor zilver is 1,59 × 10-8, voor koper 1,68 × 10-8. Alle weerstandswaarden voor verschillende materialen zijn te vinden in a tafel Hout wordt beschouwd als een hoge isolator, maar dit varieert afhankelijk van de hoeveelheid vocht die erin aanwezig is. In veel gevallen is het moeilijk om de weerstand van een materiaal te berekenen met behulp van de weerstandsformule vanwege de inhomogene aard van de materialen. In dergelijke gevallen wordt de partiële differentiaalvergelijking gevormd door de continuïteitsvergelijking van J en de vergelijking van Poisson voor E gebruikt. Hebben de twee draden met verschillende lengtes en verschillende dwarsdoorsneden dezelfde waarden?
