तांबे की विद्युत प्रतिरोधकता ओम x किमी. इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर के लाभ

जब बंद हो विद्युत सर्किट, जिसके टर्मिनलों पर संभावित अंतर है, ए बिजली. विद्युत क्षेत्र बलों के प्रभाव में मुक्त इलेक्ट्रॉन, चालक के अनुदिश गति करते हैं। अपनी गति में, इलेक्ट्रॉन चालक के परमाणुओं से टकराते हैं और उन्हें उनकी आपूर्ति देते हैं गतिज ऊर्जा. इलेक्ट्रॉनों की गति लगातार बदलती रहती है: जब इलेक्ट्रॉन परमाणुओं, अणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, तो प्रभाव में यह कम हो जाती है विद्युत क्षेत्रनई टक्कर के साथ पुनः बढ़ता और घटता है। परिणामस्वरूप, कंडक्टर स्थापित हो जाता है एकसमान गतिप्रति सेकंड एक सेंटीमीटर के कई अंशों की गति से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह। नतीजतन, किसी चालक से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों को हमेशा उसकी ओर से अपनी गति के लिए प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है। जब विद्युत धारा किसी चालक से होकर गुजरती है, तो चालक गर्म हो जाता है।

विद्युतीय प्रतिरोध

किसी चालक का विद्युत प्रतिरोध, जिसे निर्दिष्ट किया गया है लैटिन अक्षर आर, किसी पिंड या माध्यम का परिवर्तन करने का गुण है विद्युतीय ऊर्जाजब इसमें विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो यह गर्म हो जाता है।

रेखाचित्रों पर विद्युतीय प्रतिरोधचित्र 1 में दर्शाए अनुसार निर्दिष्ट, ए.

परिवर्तनीय विद्युत प्रतिरोध, जो किसी परिपथ में धारा को बदलने का कार्य करता है, कहलाता है रिओस्तात. आरेखों में, रिओस्टेट को चित्र 1 में दिखाए अनुसार निर्दिष्ट किया गया है, बी. में सामान्य रूप से देखेंएक रिओस्तात किसी न किसी प्रतिरोध के तार से बनाया जाता है, जो एक इन्सुलेटिंग बेस पर लपेटा जाता है। स्लाइडर या रिओस्टेट लीवर को एक निश्चित स्थिति में रखा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट में आवश्यक प्रतिरोध पेश किया जाता है।

छोटे क्रॉस-सेक्शन वाला एक लंबा कंडक्टर धारा के प्रति बड़ा प्रतिरोध पैदा करता है। बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले छोटे कंडक्टर धारा के प्रति थोड़ा प्रतिरोध प्रदान करते हैं।

यदि हम दो कंडक्टर लेते हैं विभिन्न सामग्रियां, लेकिन समान लंबाई और क्रॉस-सेक्शन, तो कंडक्टर अलग-अलग तरीके से करंट का संचालन करेंगे। इससे पता चलता है कि किसी चालक का प्रतिरोध चालक की सामग्री पर ही निर्भर करता है।

कंडक्टर का तापमान उसके प्रतिरोध को भी प्रभावित करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, धातुओं का प्रतिरोध बढ़ता है, और तरल पदार्थ और कोयले का प्रतिरोध कम हो जाता है। केवल कुछ विशेष धातु मिश्र धातुएं (मैंगनीन, कॉन्स्टेंटन, निकल और अन्य) बढ़ते तापमान के साथ शायद ही अपना प्रतिरोध बदलते हैं।

तो, हम देखते हैं कि एक कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध इस पर निर्भर करता है: 1) कंडक्टर की लंबाई, 2) कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन, 3) कंडक्टर की सामग्री, 4) कंडक्टर का तापमान।

प्रतिरोध की इकाई एक ओम है। ओम को अक्सर ग्रीक बड़े अक्षर Ω (ओमेगा) द्वारा दर्शाया जाता है। इसलिए, "कंडक्टर प्रतिरोध 15 ओम है" लिखने के बजाय, आप बस लिख सकते हैं: आर= 15 Ω.
1,000 ओम को 1 कहा जाता है किलोओम(1kOhm, या 1kΩ),
1,000,000 ओम को 1 कहा जाता है मेगाओम(1mOhm, या 1MΩ)।

कंडक्टरों के प्रतिरोध की तुलना करते समय विभिन्न सामग्रियांप्रत्येक नमूने के लिए एक निश्चित लंबाई और क्रॉस-सेक्शन लेना आवश्यक है। तब हम यह निर्णय करने में सक्षम होंगे कि कौन सा पदार्थ विद्युत धारा का संचालन बेहतर या ख़राब करता है।

वीडियो 1. कंडक्टर प्रतिरोध

विद्युत प्रतिरोधकता

1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन वाले 1 मीटर लंबे कंडक्टर के ओम में प्रतिरोध को कहा जाता है प्रतिरोधकताऔर नामित किया गया है यूनानी अक्षर ρ (आरओ).

तालिका 1 कुछ चालकों की प्रतिरोधकता दर्शाती है।

तालिका नंबर एक

विभिन्न कंडक्टरों की प्रतिरोधकताएँ

तालिका से पता चलता है कि 1 मीटर की लंबाई और 1 मिमी² के क्रॉस-सेक्शन वाले लोहे के तार का प्रतिरोध 0.13 ओम है। 1 ओम प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए आपको 7.7 मीटर ऐसे तार लेने की आवश्यकता है। चाँदी की प्रतिरोधकता सबसे कम होती है। 1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन के साथ 62.5 मीटर चांदी के तार लेकर 1 ओम प्रतिरोध प्राप्त किया जा सकता है। चाँदी सबसे अच्छा चालक है, लेकिन चाँदी की कीमत इसके बड़े पैमाने पर उपयोग की संभावना को बाहर कर देती है। तालिका में चांदी के बाद तांबा आता है: 1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन वाले 1 मीटर तांबे के तार का प्रतिरोध 0.0175 ओम है। 1 ओम का प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए, आपको 57 मीटर ऐसे तार लेने की आवश्यकता है।

शोधन द्वारा प्राप्त रासायनिक रूप से शुद्ध तांबे का विद्युत इंजीनियरिंग में तारों, केबलों, विद्युत मशीनों और उपकरणों की वाइंडिंग के निर्माण के लिए व्यापक उपयोग पाया गया है। एल्युमीनियम और लोहे का भी कंडक्टर के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कंडक्टर प्रतिरोध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

कहाँ आर-ओम में कंडक्टर प्रतिरोध; ρ – प्रतिरोधकताकंडक्टर; एल- मी में कंडक्टर की लंबाई; एस- मिमी² में कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन।

उदाहरण 1। 5 मिमी² के क्रॉस सेक्शन वाले 200 मीटर लोहे के तार का प्रतिरोध निर्धारित करें।

उदाहरण 2. 2.5 मिमी² के क्रॉस सेक्शन के साथ 2 किमी एल्यूमीनियम तार के प्रतिरोध की गणना करें।

प्रतिरोध सूत्र से आप कंडक्टर की लंबाई, प्रतिरोधकता और क्रॉस-सेक्शन आसानी से निर्धारित कर सकते हैं।

उदाहरण 3.एक रेडियो रिसीवर के लिए, 0.21 मिमी² के क्रॉस सेक्शन के साथ निकल तार से 30 ओम प्रतिरोध को हवा देना आवश्यक है। आवश्यक तार की लंबाई निर्धारित करें।

उदाहरण 4.यदि इसका प्रतिरोध 25 ओम है तो 20 मीटर नाइक्रोम तार का क्रॉस-सेक्शन निर्धारित करें।

उदाहरण 5. 0.5 मिमी² के क्रॉस सेक्शन और 40 मीटर की लंबाई वाले एक तार का प्रतिरोध 16 ओम है। तार की सामग्री निर्धारित करें.

कंडक्टर की सामग्री इसकी प्रतिरोधकता को दर्शाती है।

प्रतिरोधकता तालिका का उपयोग करके, हम पाते हैं कि सीसे में यह प्रतिरोध होता है।

ऊपर कहा गया था कि चालकों का प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है। आइए निम्नलिखित प्रयोग करें. आइए कई मीटर पतले धातु के तार को एक सर्पिल के रूप में लपेटें और इस सर्पिल को बैटरी सर्किट से जोड़ें। करंट मापने के लिए हम एक एमीटर को सर्किट से जोड़ते हैं। जब कुंडल को बर्नर की लौ में गर्म किया जाता है, तो आप देखेंगे कि एमीटर की रीडिंग कम हो जाएगी। इससे पता चलता है कि गर्म करने पर धातु के तार का प्रतिरोध बढ़ता है।

कुछ धातुओं को 100° तक गर्म करने पर प्रतिरोध 40-50% तक बढ़ जाता है। ऐसी मिश्र धातुएँ हैं जो गर्म करने पर अपना प्रतिरोध थोड़ा बदल देती हैं। कुछ विशेष मिश्रधातुएँ तापमान बदलने पर प्रतिरोध में वस्तुतः कोई परिवर्तन नहीं दिखाती हैं। बढ़ते तापमान के साथ धातु के कंडक्टरों का प्रतिरोध बढ़ता है, जबकि इसके विपरीत, इलेक्ट्रोलाइट्स (तरल कंडक्टर), कोयला और कुछ ठोस पदार्थों का प्रतिरोध कम हो जाता है।

तापमान में परिवर्तन के साथ धातुओं के प्रतिरोध को बदलने की क्षमता का उपयोग प्रतिरोध थर्मामीटर के निर्माण के लिए किया जाता है। इस थर्मामीटर में अभ्रक फ्रेम पर प्लैटिनम तार का घाव होता है। उदाहरण के लिए, भट्ठी में थर्मामीटर रखकर और गर्म करने से पहले और बाद में प्लैटिनम तार के प्रतिरोध को मापकर, भट्ठी में तापमान निर्धारित किया जा सकता है।

किसी चालक को प्रारंभिक प्रतिरोध के 1 ओम और 1° तापमान पर गर्म करने पर उसके प्रतिरोध में परिवर्तन को कहा जाता है प्रतिरोध का तापमान गुणांकऔर इसे α अक्षर से दर्शाया जाता है।

यदि तापमान पर टी 0 चालक प्रतिरोध है आर 0 , और तापमान पर टीके बराबर होती है आर टी, फिर प्रतिरोध का तापमान गुणांक

टिप्पणी।इस सूत्र का उपयोग करके गणना केवल एक निश्चित तापमान सीमा (लगभग 200°C तक) में ही की जा सकती है।

हम कुछ धातुओं के लिए प्रतिरोध α के तापमान गुणांक के मान प्रस्तुत करते हैं (तालिका 2)।

तालिका 2

कुछ धातुओं के लिए तापमान गुणांक मान

हम प्रतिरोध के तापमान गुणांक के सूत्र से निर्धारित करते हैं आर टी:

आर टी = आर 0 .

उदाहरण 6. 200°C तक गरम किए गए लोहे के तार का प्रतिरोध ज्ञात कीजिए यदि 0°C पर इसका प्रतिरोध 100 ओम था।

आर टी = आर 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 ओम।

उदाहरण 7.प्लैटिनम तार से बने एक प्रतिरोध थर्मामीटर का 15°C तापमान वाले कमरे में प्रतिरोध 20 ओम था। थर्मामीटर को ओवन में रखा गया और कुछ समय बाद इसका प्रतिरोध मापा गया। यह 29.6 ओम के बराबर निकला। ओवन में तापमान निर्धारित करें.

इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी

अब तक, हमने किसी चालक के प्रतिरोध को वह बाधा माना है जो चालक विद्युत धारा को प्रदान करता है। लेकिन फिर भी, कंडक्टर के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है। अतः चालक में प्रतिरोध (बाधा) के अतिरिक्त विद्युत धारा अर्थात् चालकता का संचालन करने की क्षमता भी होती है।

किसी चालक का प्रतिरोध जितना अधिक होगा, उसकी चालकता उतनी ही कम होगी, वह विद्युत धारा का संचालन उतना ही ख़राब करेगा, और, इसके विपरीत, किसी चालक का प्रतिरोध जितना कम होगा, उसकी चालकता उतनी ही अधिक होगी, धारा के लिए चालक से गुजरना उतना ही आसान होगा . इसलिए, किसी चालक का प्रतिरोध और चालकता पारस्परिक मात्राएँ हैं।

गणित से यह ज्ञात होता है कि 5 का व्युत्क्रम 1/5 है और इसके विपरीत, 1/7 का व्युत्क्रम 7 है। इसलिए, यदि किसी चालक के प्रतिरोध को अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है आर, तो चालकता को 1/ के रूप में परिभाषित किया गया है आर. चालकता को आमतौर पर अक्षर जी द्वारा दर्शाया जाता है।

विद्युत चालकता (1/ओम) या सीमेंस में मापी जाती है।

उदाहरण 8.कंडक्टर का प्रतिरोध 20 ओम है। इसकी चालकता ज्ञात कीजिए।

अगर आर= 20 ओम, फिर

उदाहरण 9.कंडक्टर की चालकता 0.1 (1/ओम) है। इसका प्रतिरोध ज्ञात कीजिए

यदि g = 0.1 (1/ओम), तो आर= 1 / 0.1 = 10 (ओम)

जैसा कि हम ओम के नियम से जानते हैं, सर्किट के एक खंड में करंट निम्नलिखित संबंध में है: मैं=यू/आर. यह कानून 19वीं शताब्दी में जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज ओम द्वारा प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से प्राप्त किया गया था। उन्होंने एक पैटर्न देखा: सर्किट के किसी भी खंड में वर्तमान ताकत सीधे उस वोल्टेज पर निर्भर करती है जो इस खंड पर लागू होती है, और इसके विपरीत इसके प्रतिरोध पर।

बाद में यह पाया गया कि किसी खंड का प्रतिरोध उसकी ज्यामितीय विशेषताओं पर इस प्रकार निर्भर करता है: आर=ρएल/एस,

जहां एल कंडक्टर की लंबाई है, एस इसका क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है, और ρ एक निश्चित आनुपातिकता गुणांक है।

इस प्रकार, प्रतिरोध कंडक्टर की ज्यामिति के साथ-साथ विशिष्ट प्रतिरोध (बाद में प्रतिरोधकता के रूप में संदर्भित) जैसे पैरामीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है - इस तरह इस गुणांक को कहा जाता है। यदि आप समान क्रॉस-सेक्शन और लंबाई वाले दो कंडक्टर लेते हैं और उन्हें एक-एक करके सर्किट में रखते हैं, तो वर्तमान और प्रतिरोध को मापकर, आप देख सकते हैं कि दोनों मामलों में ये संकेतक अलग-अलग होंगे। इस प्रकार, विशिष्ट विद्युतीय प्रतिरोध- यह उस सामग्री की एक विशेषता है जिससे कंडक्टर बनाया जाता है, या, और भी सटीक रूप से, पदार्थ।

चालकता और प्रतिरोध

हम। किसी पदार्थ की धारा के प्रवाह को रोकने की क्षमता को दर्शाता है। लेकिन भौतिकी में भी है पारस्परिक- चालकता. यह विद्युत धारा संचालित करने की क्षमता को दर्शाता है। यह इस तरह दिख रहा है:

σ=1/ρ, जहां ρ पदार्थ की प्रतिरोधकता है।

यदि हम चालकता के बारे में बात करते हैं, तो यह इस पदार्थ में आवेश वाहकों की विशेषताओं से निर्धारित होती है। तो, धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। बाहरी आवरण पर उनमें से तीन से अधिक नहीं हैं, और परमाणु के लिए "उन्हें दूर देना" अधिक लाभदायक है, जो तब होता है जब रासायनिक प्रतिक्रिएं आवर्त सारणी के दाईं ओर के पदार्थों के साथ। ऐसी स्थिति में जहां हमारे पास शुद्ध धातु होती है, इसमें एक क्रिस्टलीय संरचना होती है जिसमें ये बाहरी इलेक्ट्रॉन साझा होते हैं। यदि धातु पर विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है तो वे चार्ज स्थानांतरित करते हैं।

विलयनों में आवेश वाहक आयन होते हैं।

अगर हम सिलिकॉन जैसे पदार्थों की बात करें तो यह अपने गुणों में है अर्धचालकऔर यह थोड़े अलग सिद्धांत पर काम करता है, लेकिन उस पर बाद में और अधिक जानकारी देगा। इस बीच, आइए जानें कि पदार्थों के ये वर्ग किस प्रकार भिन्न हैं:

1. कंडक्टर;
2. अर्धचालक;
3. ढांकता हुआ।

कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स

ऐसे पदार्थ हैं जो लगभग विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं। इन्हें डाइइलेक्ट्रिक्स कहा जाता है। ऐसे पदार्थ विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकरण करने में सक्षम होते हैं, यानी उनके अणु इस क्षेत्र में घूम सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे उनमें कैसे वितरित हैं इलेक्ट्रॉनों. लेकिन चूंकि ये इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र नहीं हैं, बल्कि परमाणुओं के बीच संचार का काम करते हैं, इसलिए ये करंट का संचालन नहीं करते हैं।

ढांकता हुआ की चालकता लगभग शून्य है, हालांकि उनमें से कोई आदर्श नहीं हैं (यह बिल्कुल काले शरीर या आदर्श गैस के समान अमूर्त है)।

"कंडक्टर" की अवधारणा की पारंपरिक सीमा ρ है<10^-5 Ом, а нижний порог такового у диэлектрика - 10^8 Ом.

इन दोनों वर्गों के बीच में अर्धचालक नामक पदार्थ होते हैं। लेकिन पदार्थों के एक अलग समूह में उनका पृथक्करण "चालकता - प्रतिरोध" रेखा में उनकी मध्यवर्ती स्थिति से नहीं, बल्कि विभिन्न परिस्थितियों में इस चालकता की विशेषताओं से जुड़ा है।

पर्यावरणीय कारकों पर निर्भरता

चालकता पूर्णतः स्थिर मान नहीं है। तालिकाओं में डेटा, जहां से गणना के लिए ρ लिया जाता है, सामान्य पर्यावरणीय स्थितियों के लिए मौजूद होता है, यानी 20 डिग्री के तापमान के लिए। वास्तव में, किसी सर्किट के संचालन के लिए ऐसी आदर्श स्थितियाँ खोजना कठिन है; वास्तव में यू.एस (और इसलिए चालकता) निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

1. तापमान;
2. दबाव;
3. चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति;
4. रोशनी;
5. एकत्रीकरण की अवस्था.

अलग-अलग परिस्थितियों में इस पैरामीटर को बदलने के लिए अलग-अलग पदार्थों का अपना शेड्यूल होता है। इस प्रकार, लौहचुम्बक (लोहा और निकल) इसे तब बढ़ाते हैं जब धारा की दिशा चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा से मेल खाती है। जहां तक ​​तापमान का सवाल है, यहां निर्भरता लगभग रैखिक है (यहां तक ​​कि प्रतिरोध के तापमान गुणांक की एक अवधारणा भी है, और यह एक सारणीबद्ध मान भी है)। लेकिन इस निर्भरता की दिशा अलग है: धातुओं के लिए यह बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है, और दुर्लभ पृथ्वी तत्वों और इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के लिए यह बढ़ती है - और यह एकत्रीकरण की समान स्थिति के भीतर है।

अर्धचालकों के लिए, तापमान पर निर्भरता रैखिक नहीं है, बल्कि अतिपरवलयिक और व्युत्क्रम है: बढ़ते तापमान के साथ, उनकी चालकता बढ़ जाती है। यह गुणात्मक रूप से चालकों को अर्धचालकों से अलग करता है। कंडक्टरों के लिए तापमान पर ρ की निर्भरता इस प्रकार दिखती है:

यहां तांबा, प्लैटिनम और लोहे की प्रतिरोधकता दर्शाई गई है। कुछ धातुओं, उदाहरण के लिए, पारा, का ग्राफ थोड़ा अलग होता है - जब तापमान 4 K तक गिर जाता है, तो यह इसे लगभग पूरी तरह से खो देता है (इस घटना को अतिचालकता कहा जाता है)।

और अर्धचालकों के लिए यह निर्भरता कुछ इस प्रकार होगी:

तरल अवस्था में संक्रमण पर, धातु का ρ बढ़ जाता है, लेकिन फिर वे सभी अलग-अलग व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए, पिघले हुए बिस्मथ के लिए यह कमरे के तापमान से कम है, और तांबे के लिए यह सामान्य से 10 गुना अधिक है। निकेल रैखिक ग्राफ़ को अन्य 400 डिग्री पर छोड़ता है, जिसके बाद ρ गिर जाता है।

लेकिन टंगस्टन में इतनी अधिक तापमान निर्भरता होती है कि इसके कारण गरमागरम लैंप जल जाते हैं। चालू होने पर, करंट कॉइल को गर्म कर देता है, और इसका प्रतिरोध कई गुना बढ़ जाता है।

इसके अलावा वाई. साथ। मिश्र धातुएँ उनके उत्पादन की तकनीक पर निर्भर करती हैं। इसलिए, यदि हम एक साधारण यांत्रिक मिश्रण के साथ काम कर रहे हैं, तो ऐसे पदार्थ के प्रतिरोध की गणना औसत का उपयोग करके की जा सकती है, लेकिन एक प्रतिस्थापन मिश्र धातु के लिए (यह तब होता है जब दो या दो से अधिक तत्व एक क्रिस्टल जाली में संयुक्त होते हैं) यह अलग होगा , एक नियम के रूप में, बहुत अधिक। उदाहरण के लिए, नाइक्रोम, जिससे बिजली के स्टोव के लिए सर्पिल बनाए जाते हैं, इस पैरामीटर के लिए ऐसा मान होता है कि सर्किट से कनेक्ट होने पर, यह कंडक्टर लाली के बिंदु तक गर्म हो जाता है (यही कारण है कि, वास्तव में, इसका उपयोग किया जाता है)।

यहाँ कार्बन स्टील्स की विशेषता ρ है:

जैसा कि देखा जा सकता है, जैसे-जैसे यह पिघलने के तापमान के करीब पहुंचता है, यह स्थिर हो जाता है।

विभिन्न कंडक्टरों की प्रतिरोधकता

जैसा भी हो, गणना में ρ का उपयोग सामान्य परिस्थितियों में ही किया जाता है। यहां एक तालिका है जिसके द्वारा आप विभिन्न धातुओं की इस विशेषता की तुलना कर सकते हैं:

जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, सबसे अच्छा कंडक्टर चांदी है। और केवल इसकी लागत ही केबल उत्पादन में इसके व्यापक उपयोग को रोकती है। हम। एल्युमीनियम भी छोटा है, लेकिन सोने से कम। तालिका से यह स्पष्ट हो जाता है कि घरों में तारें तांबे या एल्यूमीनियम की क्यों होती हैं।

तालिका में निकेल शामिल नहीं है, जैसा कि हमने पहले ही कहा है, इसमें y का थोड़ा असामान्य ग्राफ है। साथ। तापमान पर. तापमान 400 डिग्री तक बढ़ने के बाद निकेल की प्रतिरोधकता बढ़ने नहीं, बल्कि घटने लगती है। यह अन्य प्रतिस्थापन मिश्र धातुओं में भी दिलचस्प व्यवहार करता है। तांबे और निकल का मिश्र धातु इस प्रकार व्यवहार करता है, जो दोनों के प्रतिशत पर निर्भर करता है:

और यह दिलचस्प ग्राफ जिंक-मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के प्रतिरोध को दर्शाता है:

उच्च प्रतिरोधकता वाले मिश्र धातुओं का उपयोग रिओस्तात के निर्माण के लिए सामग्री के रूप में किया जाता है, यहां उनकी विशेषताएं हैं:

ये लौह, एल्यूमीनियम, क्रोमियम, मैंगनीज और निकल से युक्त जटिल मिश्र धातु हैं।

जहां तक ​​कार्बन स्टील्स का सवाल है, यह लगभग 1.7*10^-7 ओम मीटर है।

Y के बीच का अंतर. साथ। विभिन्न कंडक्टरों का निर्धारण उनके अनुप्रयोग द्वारा किया जाता है। इस प्रकार, तांबे और एल्यूमीनियम का उपयोग केबलों के उत्पादन में व्यापक रूप से किया जाता है, और सोने और चांदी का उपयोग कई रेडियो इंजीनियरिंग उत्पादों में संपर्क के रूप में किया जाता है। उच्च-प्रतिरोध कंडक्टरों ने विद्युत उपकरणों के निर्माताओं के बीच अपना स्थान पाया है (अधिक सटीक रूप से, वे इस उद्देश्य के लिए बनाए गए थे)।

पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर इस पैरामीटर की परिवर्तनशीलता ने चुंबकीय क्षेत्र सेंसर, थर्मिस्टर्स, स्ट्रेन गेज और फोटोरेसिस्टर्स जैसे उपकरणों का आधार बनाया।

विद्युत धारा का संचालन करने में सक्षम पदार्थ एवं सामग्री को चालक कहा जाता है। बाकी को डाइइलेक्ट्रिक्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है। लेकिन कोई शुद्ध डाइलेक्ट्रिक्स नहीं हैं; वे सभी भी करंट का संचालन करते हैं, लेकिन इसका परिमाण बहुत छोटा है।

लेकिन कंडक्टर भी अलग तरीके से करंट का संचालन करते हैं। जॉर्ज ओम के सूत्र के अनुसार, किसी चालक के माध्यम से बहने वाली धारा उस पर लागू वोल्टेज के परिमाण के रैखिक रूप से आनुपातिक होती है, और प्रतिरोध नामक मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

इस संबंध की खोज करने वाले वैज्ञानिक के सम्मान में प्रतिरोध मापने की इकाई का नाम ओम रखा गया। लेकिन यह पता चला कि विभिन्न सामग्रियों से बने और समान ज्यामितीय आयाम वाले कंडक्टरों का विद्युत प्रतिरोध अलग-अलग होता है। ज्ञात लंबाई और क्रॉस-सेक्शन के एक कंडक्टर के प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए, प्रतिरोधकता की अवधारणा पेश की गई थी - एक गुणांक जो सामग्री पर निर्भर करता है।

परिणामस्वरूप, ज्ञात लंबाई और क्रॉस-सेक्शन के कंडक्टर का प्रतिरोध बराबर होगा

प्रतिरोधकता न केवल ठोस पदार्थों पर लागू होती है, बल्कि तरल पदार्थों पर भी लागू होती है। लेकिन इसका मूल्य स्रोत सामग्री में अशुद्धियों या अन्य घटकों पर भी निर्भर करता है। ढांकता हुआ होने के कारण शुद्ध पानी विद्युत धारा का संचालन नहीं करता है। लेकिन आसुत जल प्रकृति में मौजूद नहीं होता है, इसमें हमेशा लवण, बैक्टीरिया और अन्य अशुद्धियाँ होती हैं। यह कॉकटेल प्रतिरोधकता के साथ विद्युत धारा का सुचालक है।

धातुओं में विभिन्न योजक डालने से नये पदार्थ प्राप्त होते हैं - मिश्र, जिसकी प्रतिरोधकता मूल सामग्री से भिन्न होती है, भले ही इसमें प्रतिशत वृद्धि नगण्य हो।

तापमान पर प्रतिरोधकता की निर्भरता

कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान के लिए सामग्रियों की प्रतिरोधकता संदर्भ पुस्तकों में दी गई है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सामग्री का प्रतिरोध बढ़ता है। ऐसा क्यों हो रहा है?

सामग्री के अंदर विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है मुक्त इलेक्ट्रॉन. विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, वे अपने परमाणुओं से अलग हो जाते हैं और इस क्षेत्र द्वारा निर्दिष्ट दिशा में उनके बीच चलते हैं। किसी पदार्थ के परमाणु एक क्रिस्टल जाली बनाते हैं, जिसके नोड्स के बीच इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है, जिसे "इलेक्ट्रॉन गैस" भी कहा जाता है। तापमान के प्रभाव में, जाली नोड्स (परमाणु) कंपन करते हैं। इलेक्ट्रॉन स्वयं भी एक सीधी रेखा में नहीं, बल्कि एक जटिल पथ पर चलते हैं। साथ ही, वे अक्सर परमाणुओं से टकराते हैं, जिससे उनका प्रक्षेप पथ बदल जाता है। समय के कुछ बिंदुओं पर, इलेक्ट्रॉन विद्युत धारा की दिशा के विपरीत दिशा में गति कर सकते हैं।

बढ़ते तापमान के साथ, परमाणु कंपन का आयाम बढ़ता है। इनसे इलेक्ट्रॉनों का टकराव अधिक होता है, इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की गति धीमी हो जाती है। भौतिक रूप से, इसे प्रतिरोधकता में वृद्धि के रूप में व्यक्त किया जाता है।

तापमान पर प्रतिरोधकता की निर्भरता के उपयोग का एक उदाहरण गरमागरम लैंप का संचालन है। टंगस्टन सर्पिल जिससे फिलामेंट बनाया जाता है, स्विच ऑन करने के समय इसकी प्रतिरोधकता कम होती है। स्विच ऑन करते समय करंट का प्रवाह इसे तेजी से गर्म कर देता है, प्रतिरोधकता बढ़ जाती है और करंट कम होकर नाममात्र का हो जाता है।

यही प्रक्रिया नाइक्रोम हीटिंग तत्वों के साथ भी होती है। इसलिए, आवश्यक प्रतिरोध बनाने के लिए ज्ञात क्रॉस-सेक्शन के नाइक्रोम तार की लंबाई निर्धारित करके उनके ऑपरेटिंग मोड की गणना करना असंभव है। गणना के लिए, आपको गर्म तार की प्रतिरोधकता की आवश्यकता होती है, और संदर्भ पुस्तकें कमरे के तापमान के लिए मान देती हैं। इसलिए, नाइक्रोम सर्पिल की अंतिम लंबाई प्रयोगात्मक रूप से समायोजित की जाती है। गणना अनुमानित लंबाई निर्धारित करती है, और समायोजन करते समय, धीरे-धीरे धागे के अनुभाग को अनुभाग द्वारा छोटा करें।

प्रतिरोध का तापमान गुणांक

लेकिन सभी उपकरणों में तापमान पर कंडक्टरों की प्रतिरोधकता की निर्भरता की उपस्थिति फायदेमंद नहीं होती है। मापने की तकनीक में, सर्किट तत्वों के प्रतिरोध को बदलने से त्रुटि होती है।

तापमान पर सामग्री प्रतिरोध की निर्भरता को मापने के लिए, अवधारणा प्रतिरोध का तापमान गुणांक (TCR). यह दर्शाता है कि तापमान में 1°C परिवर्तन होने पर किसी सामग्री का प्रतिरोध कितना बदल जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण के लिए - उपकरण सर्किट को मापने में उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधक, कम टीसीआर वाली सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। वे अधिक महंगे हैं, लेकिन डिवाइस पैरामीटर परिवेश के तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में नहीं बदलते हैं।

लेकिन उच्च टीसीएस वाली सामग्रियों के गुणों का भी उपयोग किया जाता है। कुछ तापमान सेंसरों का संचालन उस सामग्री के प्रतिरोध में परिवर्तन पर आधारित होता है जिससे मापने वाला तत्व बनाया जाता है। ऐसा करने के लिए, आपको एक स्थिर आपूर्ति वोल्टेज बनाए रखने और तत्व से गुजरने वाली धारा को मापने की आवश्यकता है। एक मानक थर्मामीटर के विरुद्ध धारा को मापने वाले उपकरण के पैमाने को कैलिब्रेट करके, एक इलेक्ट्रॉनिक तापमान मीटर प्राप्त किया जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग न केवल माप के लिए, बल्कि ओवरहीटिंग सेंसर के लिए भी किया जाता है। असामान्य परिचालन स्थितियाँ उत्पन्न होने पर डिवाइस को अक्षम करना, जिससे ट्रांसफार्मर या पावर सेमीकंडक्टर तत्वों की वाइंडिंग अधिक गर्म हो जाती है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में ऐसे तत्वों का भी उपयोग किया जाता है जो अपने प्रतिरोध को परिवेश के तापमान से नहीं, बल्कि उनके माध्यम से प्रवाहित धारा से बदलते हैं - thermistors. उनके उपयोग का एक उदाहरण टेलीविजन और मॉनिटर के कैथोड रे ट्यूब के लिए डिमैग्नेटाइजेशन सिस्टम है। जब वोल्टेज लागू किया जाता है, तो अवरोधक का प्रतिरोध न्यूनतम होता है, और करंट इसके माध्यम से डिमैग्नेटाइजेशन कॉइल में गुजरता है। लेकिन वही धारा थर्मिस्टर सामग्री को गर्म करती है। इसका प्रतिरोध बढ़ जाता है, जिससे कुंडल में करंट और वोल्टेज कम हो जाता है। और इसी तरह जब तक यह पूरी तरह से गायब न हो जाए। परिणामस्वरूप, सुचारू रूप से घटते आयाम के साथ एक साइनसॉइडल वोल्टेज कॉइल पर लागू होता है, जिससे इसके स्थान में समान चुंबकीय क्षेत्र बनता है। नतीजा यह होता है कि जब तक ट्यूब फिलामेंट गर्म होता है, तब तक यह पहले से ही विचुंबकित हो चुका होता है। और डिवाइस बंद होने तक नियंत्रण सर्किट लॉक रहता है। फिर थर्मिस्टर्स ठंडे हो जाएंगे और फिर से काम करने के लिए तैयार हो जाएंगे।

अतिचालकता की घटना

यदि सामग्री का तापमान कम हो जाए तो क्या होगा? प्रतिरोधकता कम हो जायेगी. तापमान घटने की एक सीमा होती है, कहलाती है परम शून्य. यह - 273°С. इस सीमा से नीचे कोई तापमान नहीं है। इस मान पर किसी भी चालक की प्रतिरोधकता शून्य होती है।

परम शून्य पर, क्रिस्टल जाली के परमाणु कंपन करना बंद कर देते हैं। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन बादल जाली नोड्स से टकराए बिना उनके बीच चलता रहता है। सामग्री का प्रतिरोध शून्य हो जाता है, जिससे छोटे क्रॉस-सेक्शन के कंडक्टरों में असीम रूप से बड़ी धाराएं प्राप्त करने की संभावना खुल जाती है।

अतिचालकता की घटना इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विकास के लिए नए क्षितिज खोलती है। लेकिन घरेलू परिस्थितियों में इस प्रभाव को पैदा करने के लिए आवश्यक अति-निम्न तापमान प्राप्त करने में अभी भी कठिनाइयाँ जुड़ी हुई हैं। जब समस्याएं हल हो जाएंगी, तो इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विकास के एक नए स्तर पर पहुंच जाएगी।

गणना में प्रतिरोधकता मानों का उपयोग करने के उदाहरण

हीटिंग तत्व बनाने के लिए नाइक्रोम तार की लंबाई की गणना करने के सिद्धांतों से हम पहले ही परिचित हो चुके हैं। लेकिन ऐसी अन्य स्थितियाँ भी हैं जब सामग्रियों की प्रतिरोधकता का ज्ञान आवश्यक है।

गणना के लिए ग्राउंडिंग उपकरणों की रूपरेखाविशिष्ट मिट्टी के अनुरूप गुणांकों का उपयोग किया जाता है। यदि ग्राउंड लूप के स्थान पर मिट्टी का प्रकार अज्ञात है, तो सही गणना के लिए पहले इसकी प्रतिरोधकता को मापा जाता है। इस तरह, गणना परिणाम अधिक सटीक होते हैं, जो निर्माण के दौरान सर्किट मापदंडों को समायोजित करने की आवश्यकता को समाप्त करता है: इलेक्ट्रोड की संख्या जोड़ने से, जिससे ग्राउंडिंग डिवाइस के ज्यामितीय आयामों में वृद्धि होती है।

जिन सामग्रियों से केबल लाइनें और बसबार बनाए जाते हैं उनकी प्रतिरोधकता का उपयोग उनके सक्रिय प्रतिरोध की गणना के लिए किया जाता है। इसके बाद, रेटेड लोड करंट पर इसका उपयोग करें लाइन के अंत में वोल्टेज मान की गणना की जाती है. यदि इसका मान अपर्याप्त हो जाता है, तो कंडक्टरों के क्रॉस-सेक्शन पहले से बढ़ा दिए जाते हैं।

विद्युत प्रतिरोधकता, या केवल प्रतिरोधकतापदार्थ - एक भौतिक मात्रा जो किसी पदार्थ की विद्युत धारा के प्रवाह को रोकने की क्षमता को दर्शाती है।

प्रतिरोधकता को ग्रीक अक्षर ρ से दर्शाया जाता है। प्रतिरोधकता के व्युत्क्रम को विशिष्ट चालकता (विद्युत चालकता) कहा जाता है। विद्युत प्रतिरोध के विपरीत, जो एक गुण है कंडक्टरऔर इसकी सामग्री, आकार और आकार के आधार पर, विद्युत प्रतिरोधकता केवल एक गुण है पदार्थों.

प्रतिरोधकता ρ, लंबाई के साथ एक सजातीय कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध एलऔर पार-अनुभागीय क्षेत्र एससूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(यह माना जाता है कि कंडक्टर के साथ न तो क्षेत्र और न ही क्रॉस-अनुभागीय आकार बदलता है)। तदनुसार, ρ के लिए हमारे पास है ρ = आर ⋅ एस एल . (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)).)

अंतिम सूत्र से यह निम्नानुसार है: किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता का भौतिक अर्थ यह है कि यह इस पदार्थ से बने इकाई लंबाई और इकाई क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के एक सजातीय कंडक्टर के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है।

विश्वकोश यूट्यूब

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  अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI) में प्रतिरोधकता की इकाई ओम · है। रिश्ते से ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)))इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि एसआई प्रणाली में प्रतिरोधकता की माप की इकाई किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता के बराबर होती है, जिस पर इस पदार्थ से बने 1 वर्ग मीटर के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ 1 मीटर लंबे एक सजातीय कंडक्टर का प्रतिरोध बराबर होता है 1 ओम तक. तदनुसार, एसआई इकाइयों में व्यक्त एक मनमाना पदार्थ की प्रतिरोधकता संख्यात्मक रूप से 1 मीटर की लंबाई और 1 वर्ग मीटर के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ दिए गए पदार्थ से बने विद्युत सर्किट के एक खंड के प्रतिरोध के बराबर होती है।

  प्रौद्योगिकी में, पुरानी गैर-प्रणालीगत इकाई ओम मिमी²/मीटर का भी उपयोग किया जाता है, जो 1 ओम मीटर के 10 −6 के बराबर है। यह इकाई किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता के बराबर होती है जिस पर इस पदार्थ से बने 1 मिमी² के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ 1 मीटर लंबे एक सजातीय कंडक्टर का प्रतिरोध 1 ओम के बराबर होता है। तदनुसार, इन इकाइयों में व्यक्त किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता, संख्यात्मक रूप से इस पदार्थ से बने विद्युत सर्किट के एक खंड के प्रतिरोध के बराबर होती है, 1 मीटर लंबा और 1 मिमी² का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र।

  प्रतिरोधकता की अवधारणा का सामान्यीकरण

  प्रतिरोधकता एक गैर-समान सामग्री के लिए भी निर्धारित की जा सकती है जिसके गुण बिंदु-दर-बिंदु भिन्न होते हैं। इस मामले में, यह एक स्थिरांक नहीं है, बल्कि निर्देशांक का एक अदिश कार्य है - विद्युत क्षेत्र की ताकत से संबंधित एक गुणांक E → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r))))और वर्तमान घनत्व J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r))))इस समय r → (\displaystyle (\vec (r))). यह संबंध ओम के नियम द्वारा भिन्न रूप में व्यक्त किया गया है:

  ई → (आर →) = ρ (आर →) जे → (आर →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)

  यह सूत्र विषमांगी लेकिन समदैशिक पदार्थ के लिए मान्य है। कोई पदार्थ अनिसोट्रोपिक (अधिकांश क्रिस्टल, चुंबकीय प्लाज्मा आदि) भी हो सकता है, यानी इसके गुण दिशा पर निर्भर हो सकते हैं। इस मामले में, प्रतिरोधकता दूसरी रैंक का एक समन्वय-निर्भर टेंसर है, जिसमें नौ घटक होते हैं। अनिसोट्रोपिक पदार्थ में, पदार्थ के प्रत्येक दिए गए बिंदु पर वर्तमान घनत्व और विद्युत क्षेत्र की ताकत के वैक्टर सह-निर्देशित नहीं होते हैं; उनके बीच का संबंध संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है

  ई आई (आर →) = ∑ जे = 1 3 ρ आई जे (आर →) जे जे (आर →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec (आर))).)

  अनिसोट्रोपिक लेकिन सजातीय पदार्थ में, टेंसर ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))निर्देशांक पर निर्भर नहीं है.

  टेन्सर ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) सममित, यानी किसी के लिए मैं (\डिस्प्लेस्टाइल मैं)और जे (\डिस्प्लेस्टाइल जे)प्रदर्शन किया ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).

  किसी भी सममित टेंसर के लिए, के लिए ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))आप कार्टेशियन निर्देशांक की एक ऑर्थोगोनल प्रणाली चुन सकते हैं जिसमें मैट्रिक्स ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))बन जाता है विकर्ण, अर्थात्, यह नौ घटकों में से जिस रूप में होता है, उसे ग्रहण कर लेता है ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))केवल तीन गैर-शून्य हैं: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22))और ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). इस मामले में, निरूपित करना ρ i i (\displaystyle \rho _(ii))कैसे, पिछले फ़ॉर्मूले के बजाय हमें एक सरल फ़ॉर्मूला मिलता है

  ई मैं = ρ मैं जे मैं . (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)

  मात्रा ρ i (\displaystyle \rho _(i))बुलाया मुख्य मूल्यप्रतिरोधकता टेंसर.

  चालकता से संबंध

  आइसोट्रोपिक सामग्रियों में, प्रतिरोधकता के बीच संबंध ρ (\displaystyle \rho )और विशिष्ट चालकता σ (\displaystyle \सिग्मा )समानता द्वारा व्यक्त किया गया

  ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma )).)

  अनिसोट्रोपिक सामग्रियों के मामले में, प्रतिरोधकता टेंसर के घटकों के बीच संबंध ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))और चालकता टेंसर अधिक जटिल है। दरअसल, अनिसोट्रोपिक सामग्रियों के लिए विभेदक रूप में ओम का नियम इस प्रकार है:

  जे आई (आर →) = ∑ जे = 1 3 σ आई जे (आर →) ई जे (आर →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec (आर))).)

  इस समानता से और के लिए पहले दिए गए संबंध से E i (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r))))इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रतिरोधकता टेंसर चालकता टेंसर का व्युत्क्रम है। इसे ध्यान में रखते हुए, प्रतिरोधकता टेंसर के घटकों के लिए निम्नलिखित बातें लागू होती हैं:

  ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 - σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 22)\सिग्मा _(33)-\सिग्मा _(23)\सिग्मा _(32)],) ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 - σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\सिग्मा _(12)-\सिग्मा _(13)\सिग्मा _(32)],)

  कहाँ det (σ) (\displaystyle \det(\sigma))- टेंसर घटकों से बने मैट्रिक्स का निर्धारक σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). प्रतिरोधकता टेंसर के शेष घटक सूचकांकों के चक्रीय पुनर्व्यवस्था के परिणामस्वरूप उपरोक्त समीकरणों से प्राप्त होते हैं 1 , 2 और 3 .

  कुछ पदार्थों की विद्युत प्रतिरोधकता

  धातु एकल क्रिस्टल

  तालिका 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एकल क्रिस्टल के प्रतिरोधकता टेंसर के मुख्य मान दिखाती है।

  क्रिस्टल	ρ 1 =ρ 2, 10 −8 ओम मी	ρ 3, 10 −8 ओम मी
  टिन	9,9	14,3
  विस्मुट	109	138
  कैडमियम	6,8	8,3
  जस्ता	5,91	6,13

  प्रतिरोधकता इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक व्यावहारिक अवधारणा है। यह दर्शाता है कि एक यूनिट क्रॉस-सेक्शन की सामग्री में प्रति यूनिट लंबाई में बहने वाली धारा के लिए कितना प्रतिरोध है - दूसरे शब्दों में, एक मीटर लंबे मिलीमीटर क्रॉस-सेक्शन के तार में कितना प्रतिरोध है। इस अवधारणा का उपयोग विभिन्न विद्युत गणनाओं में किया जाता है।

  डीसी विद्युत प्रतिरोधकता और एसी विद्युत प्रतिरोधकता के बीच अंतर को समझना महत्वपूर्ण है। पहले मामले में, प्रतिरोध केवल कंडक्टर पर प्रत्यक्ष धारा की कार्रवाई के कारण होता है। दूसरे मामले में, प्रत्यावर्ती धारा (यह किसी भी आकार का हो सकता है: साइनसॉइडल, आयताकार, त्रिकोणीय या मनमाना) कंडक्टर में एक अतिरिक्त भंवर क्षेत्र का कारण बनता है, जो प्रतिरोध भी बनाता है।

  भौतिक प्रतिनिधित्व

  विभिन्न व्यास के केबल बिछाने से जुड़ी तकनीकी गणना में, आवश्यक केबल लंबाई और इसकी विद्युत विशेषताओं की गणना करने के लिए मापदंडों का उपयोग किया जाता है। मुख्य मापदंडों में से एक प्रतिरोधकता है। विद्युत प्रतिरोधकता सूत्र:

  ρ = आर * एस / एल, जहां:

  • ρ सामग्री की प्रतिरोधकता है;
  • आर एक विशेष कंडक्टर का ओमिक विद्युत प्रतिरोध है;
  • एस - क्रॉस सेक्शन;
  • एल - लंबाई।

  आयाम ρ को ओम मिमी 2 / मी में मापा जाता है, या, सूत्र को संक्षिप्त करने के लिए - ओम मी।

  एक ही पदार्थ के लिए ρ का मान सदैव समान होता है। इसलिए, यह कंडक्टर की सामग्री को दर्शाने वाला एक स्थिरांक है। यह आमतौर पर निर्देशिकाओं में दर्शाया जाता है। इसके आधार पर तकनीकी मात्रा की गणना करना पहले से ही संभव है।

  विशिष्ट विद्युत चालकता के बारे में कहना महत्वपूर्ण है। यह मान सामग्री की प्रतिरोधकता का व्युत्क्रम है, और इसके साथ समान रूप से उपयोग किया जाता है। इसे विद्युत चालकता भी कहते हैं। यह मान जितना अधिक होगा, धातु उतनी ही बेहतर विद्युत धारा का संचालन करेगी। उदाहरण के लिए, तांबे की चालकता 58.14 मीटर/(ओम मिमी2) है। या, एसआई इकाइयों में: 58,140,000 एस/एम. (सीमेंस प्रति मीटर विद्युत चालकता की एसआई इकाई है)।

  हम प्रतिरोधकता के बारे में केवल उन तत्वों की उपस्थिति में बात कर सकते हैं जो धारा का संचालन करते हैं, क्योंकि ढांकता हुआ में अनंत या अनंत के करीब विद्युत प्रतिरोध होता है। इसके विपरीत, धातुएँ धारा की बहुत अच्छी सुचालक होती हैं। आप मिलिओहमीटर, या इससे भी अधिक सटीक माइक्रोओमीटर का उपयोग करके धातु कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध को माप सकते हैं। मान को कंडक्टर अनुभाग पर लागू उनकी जांचों के बीच मापा जाता है। वे आपको मोटर और जनरेटर के सर्किट, वायरिंग, वाइंडिंग की जांच करने की अनुमति देते हैं।

  धातुएँ विद्युत धारा संचालित करने की अपनी क्षमता में भिन्न-भिन्न होती हैं। विभिन्न धातुओं की प्रतिरोधकता एक ऐसा पैरामीटर है जो इस अंतर को दर्शाता है। डेटा 20 डिग्री सेल्सियस के भौतिक तापमान पर दिया गया है:

  

  पैरामीटर ρ दिखाता है कि 1 मिमी 2 के क्रॉस सेक्शन वाले मीटर कंडक्टर का प्रतिरोध क्या होगा। यह मान जितना अधिक होगा, एक निश्चित लंबाई के वांछित तार का विद्युत प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। सबसे छोटा ρ, जैसा कि सूची से देखा जा सकता है, चांदी है; इस सामग्री के एक मीटर का प्रतिरोध केवल 0.015 ओम के बराबर होगा, लेकिन औद्योगिक पैमाने पर उपयोग करने के लिए यह बहुत महंगी धातु है। इसके बाद तांबा आता है, जो प्रकृति में बहुत अधिक सामान्य है (कीमती धातु नहीं, बल्कि अलौह धातु)। इसलिए, तांबे की वायरिंग बहुत आम है।

  तांबा न केवल विद्युत धारा का अच्छा संवाहक है, बल्कि एक अत्यंत लचीला पदार्थ भी है। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, तांबे की तारें बेहतर फिट होती हैं और झुकने और खींचने के लिए प्रतिरोधी होती हैं।

  बाजार में तांबे की काफी मांग है। इस सामग्री से कई अलग-अलग उत्पाद बनाए जाते हैं:

  • कंडक्टरों की एक विशाल विविधता;
  • ऑटो पार्ट्स (जैसे रेडिएटर);
  • घड़ी तंत्र;
  • कंप्यूटर घटकों;
  • विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भाग.

  तांबे की विद्युत प्रतिरोधकता वर्तमान-संचालन सामग्रियों में सर्वश्रेष्ठ में से एक है, इसलिए इसके आधार पर कई विद्युत उद्योग उत्पाद बनाए जाते हैं। इसके अलावा, तांबे को सोल्डर करना आसान होता है, इसलिए यह शौकिया रेडियो में बहुत आम है।

  तांबे की उच्च तापीय चालकता इसे शीतलन और ताप उपकरणों में उपयोग करने की अनुमति देती है, और इसकी प्लास्टिसिटी सबसे छोटे हिस्से और सबसे पतले कंडक्टर बनाना संभव बनाती है।

  विद्युत धारा के चालक प्रथम एवं द्वितीय प्रकार के होते हैं। प्रथम प्रकार के चालक धातु हैं। दूसरे प्रकार के चालक द्रवों के प्रवाहकीय विलयन होते हैं। पहले प्रकार में करंट इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले जाया जाता है, और दूसरे प्रकार के कंडक्टरों में करंट वाहक आयन, इलेक्ट्रोलाइटिक तरल के आवेशित कण होते हैं।

  हम केवल परिवेश के तापमान के संदर्भ में सामग्रियों की चालकता के बारे में बात कर सकते हैं। उच्च तापमान पर, पहले प्रकार के कंडक्टर अपना विद्युत प्रतिरोध बढ़ाते हैं, और दूसरे, इसके विपरीत, कम हो जाते हैं। तदनुसार, सामग्रियों के प्रतिरोध का तापमान गुणांक होता है। बढ़ते ताप के साथ तांबे ओम मी की प्रतिरोधकता बढ़ती है। तापमान गुणांक α भी केवल सामग्री पर निर्भर करता है, इस मान का कोई आयाम नहीं है और विभिन्न धातुओं और मिश्र धातुओं के लिए यह निम्नलिखित संकेतक के बराबर है:

  • चांदी - 0.0035;
  • आयरन - 0.0066;
  • प्लैटिनम - 0.0032;
  • तांबा - 0.0040;
  • टंगस्टन - 0.0045;
  • बुध - 0.0090;
  • कॉन्स्टेंटन - 0.000005;
  • निकलिन - 0.0003;
  • निक्रोम - 0.00016.

  ऊंचे तापमान R (t) पर एक कंडक्टर अनुभाग के विद्युत प्रतिरोध मान का निर्धारण सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है:

  आर (टी) = आर (0) · , जहां:

  • आर (0) - प्रारंभिक तापमान पर प्रतिरोध;
  • α - तापमान गुणांक;
  • टी - टी (0) - तापमान अंतर।

  उदाहरण के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस पर तांबे के विद्युत प्रतिरोध को जानकर, आप गणना कर सकते हैं कि 170 डिग्री पर, यानी 150 डिग्री गर्म होने पर यह किसके बराबर होगा। प्रारंभिक प्रतिरोध 1.6 गुना बढ़ जाएगा।

  जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, इसके विपरीत, सामग्रियों की चालकता कम हो जाती है। चूँकि यह विद्युत प्रतिरोध का व्युत्क्रम है, यह ठीक उसी मात्रा में घटता है। उदाहरण के लिए, जब सामग्री को 150 डिग्री तक गर्म किया जाता है तो तांबे की विद्युत चालकता 1.6 गुना कम हो जाएगी।

  ऐसे मिश्र धातु हैं जो तापमान बदलने पर व्यावहारिक रूप से अपने विद्युत प्रतिरोध को नहीं बदलते हैं। यह, उदाहरण के लिए, स्थिरांक है। जब तापमान में सौ डिग्री का परिवर्तन होता है, तो इसका प्रतिरोध केवल 0.5% बढ़ जाता है।

  जबकि सामग्रियों की चालकता गर्मी के साथ बिगड़ती है, तापमान घटने के साथ इसमें सुधार होता है। यह अतिचालकता की घटना से संबंधित है। यदि आप कंडक्टर का तापमान -253 डिग्री सेल्सियस से कम कर देते हैं, तो इसका विद्युत प्रतिरोध तेजी से कम हो जाएगा: लगभग शून्य हो जाएगा। इस संबंध में, विद्युत ऊर्जा संचारित करने की लागत कम हो रही है। एकमात्र समस्या कंडक्टरों को ऐसे तापमान तक ठंडा करना था। हालाँकि, कॉपर ऑक्साइड पर आधारित उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स की हाल की खोजों के कारण, सामग्रियों को स्वीकार्य मूल्यों तक ठंडा करना पड़ता है।