Quan s’aplica una diferència de potencial a través d’un material, els electrons del material comencen a passar de l’elèctrode negatiu als elèctrodes positius, que produeixen corrent en el material. Però durant aquest moviment d’electrons, pateixen diverses col·lisions amb altres electrons al seu pas. Aquestes col·lisions causen certa oposició al flux d’electrons. Aquest fenomen es coneix com a Resistència al material. La propietat de resistivitat dels materials és beneficiosa en els circuits elèctrics. Molts factors afecten el valor de resistència d’un material. El valor de la resistència específica del material ens dóna una idea de la capacitat resistiva d’un material concret.
Què és la resistivitat?
Els materials es divideixen en funció de les seves propietats conductores com a conductors, semiconductors i aïllants. La resistivitat elèctrica d'un material es defineix com la resistència del material per unitat de longitud i per unitat de secció transversal a una temperatura especificada.
Quan s'aplica una diferència de potencial a través d'una substància, la propietat de resistència de la substància s'oposa al flux de corrent a través d'ella. Aquesta propietat de la substància varia amb la temperatura i també depèn del tipus de material de què es compon la substància. mesura la resistència de la substància.
Fórmula per a la Resistivitat
La fórmula per a això es deriva de les lleis de la resistència. Hi ha quatre lleis per a la resistència d’una substància.
Resistivitat-Equació
Primera llei
Indica que el resistència d’una substància R és directament proporcional a la seva longitud L. és a dir, R ∝ L. Així, quan es duplica la longitud de la substància. la seva resistència també es duplica.
Segona llei
Segons aquesta llei, el resistència R d’una substància és indirectament proporcional a la seva àrea de secció transversal A. és a dir, R ∝ 1 / A. Així, duplicant l'àrea de la secció transversal d'una substància, es redueix a la meitat el seu valor de resistència.
Tercera llei
Aquesta llei estableix que el resistència d’un material depèn de la temperatura.
Quarta llei
Segons aquesta llei, el resistència El valor de dos fils compostos per diferents materials és diferent, tot i que són iguals en la seva longitud i àrees de secció transversal.
De totes aquestes lleis es pot derivar el valor de resistència d’un conductor amb longitud L i àrea de secció A
R ∝ L / A
R = ρL / A
Aquí, ρ és el coeficient de resistència conegut com a Resistivitat de resistència específica.
Així, la resistivitat elèctrica del material es dóna com a
ρ = RA / L
La seva unitat S.I és Ohm-Meter. Es denota amb el símbol ‘ρ’.
Classificació de resistivitat per a conductors, semiconductors i aïllants
Aquest material depèn molt de la temperatura. En els conductors amb augment de la temperatura també augmenta la velocitat dels electrons que es mouen en el material. Això provoca moltes col·lisions. Això es tradueix en una disminució del temps mitjà de col·lisió dels electrons. Aquesta substància és inversament proporcional al temps mitjà de col·lisió d’electrons. Així, amb la disminució del temps mitjà de col·lisió, el valor de resistivitat del conductor augmenta.
En les substàncies semiconductores quan augmenta la temperatura es produeix la ruptura d’enllaços més covalents. Això augmenta el nombre de portadors de càrrega gratuïta a la substància. Amb aquest augment dels portadors de càrrega, la conductivitat de la substància augmenta disminuint la resistivitat del material semiconductor. Així, amb l’augment de la temperatura, els seus semiconductors augmentaran.
ajuda a comparar els diferents materials en funció de la seva capacitat de conducció d’electricitat. és recíproc de conductivitat. Conductors tenen valors de conductivitat alts i valors de resistivitat més baixos. Els aïllants tenen valors de resistivitat elevats i valors de conductivitat baixos. Els valors de resistivitat i conductivitat per a semiconductor es troba al mig.
El seu valor per a un bon conductor com el coure dibuixat a mà a 20 anys0C és 1,77 × 10-8ohm-metre i, d'altra banda, això per a un bon aïllant oscil·la entre 1012a 1020ohm-metres.
Coeficient de temperatura
El coeficient de resistència de temperatura es defineix com el canvi en l’increment de la resistència d’1Ω resistència d'un material per 10C augment de la temperatura. Es denota amb el símbol ‘α’.
El canvi en la resistivitat del material amb el canvi de temperatura es dóna com a
dρ / dt = ρ. α
Aquí, dρ és el canvi del valor de la resistivitat. Les seves unitats són ohm-m2/ m. ‘Ρ’ és el valor de resistivitat de la substància. 'Dt' és el canvi de valor de temperatura. ‘Α’ és el coeficient de resistència de temperatura.
El nou valor de resistivitat del material quan experimenta un canvi de temperatura es pot calcular mitjançant l’equació anterior. En primer lloc, la quantitat de canvi en el seu valor es calcula utilitzant el coeficient de temperatura. A continuació, el valor s'afegeix al valor anterior per calcular el valor nou.
Això és molt útil per calcular els valors de resistència del material a diverses temperatures. Resistència i resistivitat ambdós termes estan relacionats amb l'oposició experimentada per un corrent que flueix, però és una propietat intrínseca dels materials. Tots els cables de coure, independentment de la seva longitud i àrea de secció transversal, tenen el mateix valor de resistivitat, mentre que el seu valor de resistència canvia amb el canvi de la seva longitud i àrees de secció.
Cada material té el seu valor. Els valors generals de resistivitat per a diferents tipus de materials es poden donar com a - Per a la resistivitat dels superconductors és 0, per a la resistivitat dels metalls-8, per als semiconductors i els electròlits el valor de resistivitat és variable, per als aïllants el valor de resistivitat és de 1016, per als super aïllants, el valor de resistivitat és '∞'.
A les 200C, el valor de resistivitat de la plata és de 1,59 × 10-8, per al coure 1,68 × 10-8. Tots els valors de resistivitat de diversos materials es poden trobar a taula . La fusta es considera un alt aïllant, però varia en funció de la quantitat d'humitat que hi hagi. En molts casos, és difícil calcular la resistència d'un material mitjançant la fórmula de resistivitat a causa de la naturalesa inhomogènia dels materials. En aquests casos, s’utilitza l’equació diferencial parcial formada per l’equació de continuïtat de J i l’equació de Poisson per a E. Tenen els mateixos valors els dos cables de diferents longituds i àrees de secció transversals diferents?
