Mis on takistus: määratlus ja selle valem

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Kui materjali suhtes rakendatakse potentsiaalide erinevust, hakkavad materjali elektronid liikuma negatiivsest elektroodist positiivsete elektroodideni, mis tekitab materjalis voolu. Kuid selle elektronide liikumise ajal läbivad nad mitmesuguseid kokkupõrkeid teiste nende teel olevate elektronidega. Need kokkupõrked põhjustavad teatud vastuseisu elektronide voolule. Seda nähtust tuntakse kui vastupanu materjalile. Materjalide vastupidavusomadused on kasulikud elektriskeemides. Materjali takistuse väärtust mõjutavad paljud tegurid. Materjali eritakistuse väärtus annab meile ettekujutuse konkreetse materjali takistusvõimest.

Mis on vastupidavus?

Materjalid jagunevad juhtivuse, pooljuhtide ja isolaatorite omaduste põhjal. Materjali elektritakistus on määratletud kui materjali takistus pikkuse ühiku ja ristlõike pindalaühiku kohta kindlaksmääratud temperatuuril.




Kui ainele rakendatakse potentsiaalset erinevust, on aine vastupidavusomadus vastuolus voolu vooluga läbi selle. See aine omadus varieerub sõltuvalt temperatuurist ja sõltub ka materjali tüübist, millest aine koosneb. see mõõdab aine resistentsust.

Vastupidavuse valem

Selle valem tuletatakse vastupanuseadustest. Aine resistentsuse kohta on neli seadust.



Takistus-võrrand

Takistus-võrrand

Esimene seadus

Selles on öeldud, et vastupanu aine R on otseselt proportsionaalne selle pikkusega L. st R ∝ L. Seega, kui aine pikkus kahekordistub. ka selle vastupanu kahekordistub.

Teine seadus

Selle seaduse kohaselt vastupanu Aine R on kaudselt proportsionaalne selle ristlõikepindalaga A. st R ∝ 1 / A. Seega kahekordistades aine ristlõike pindala, vähendatakse selle resistentsuse väärtust poole võrra.


Kolmas seadus

Selles seaduses on öeldud, et vastupanu materjali suurus sõltub temperatuurist.

Neljas seadus

Selle seaduse kohaselt vastupanu Erinevatest materjalidest valmistatud kahe juhtme väärtus on erinev, kuigi need on oma pikkuse ja ristlõikepindalaga ühesugused.

Kõigi nende seaduste põhjal saab pikkuse L ja ristlõikepindalaga A juhi takistuse väärtuse tuletada järgmiselt

R ∝ L / A

R = ρL / A

Siin on ρ takistuse koefitsient, mida nimetatakse spetsiifilise takistuse resistentsuseks.

Seega on materjali elektritakistus antud kujul

ρ = RA / L

Selle S.I üksus on Ohm-meeter. Seda tähistatakse sümboliga ρ.

Juhtide, pooljuhtide ja isolaatorite takistuse klassifikatsioon

See materjal sõltub suuresti temperatuurist. Temperatuuri tõusuga juhtides suureneb ka materjalis liikuvate elektronide kiirus. See toob kaasa palju kokkupõrkeid. Selle tulemusel väheneb elektronide keskmine kokkupõrke aeg. See aine on pöördvõrdeline elektronide kokkupõrke keskmise ajaga. Seega suureneb kokkupõrke keskmise aja vähenemisega juhi takistuse väärtus.

Temperatuuri tõstmisel pooljuhtainetes toimub kovalentsemate sidemete purunemine. See suurendab aines olevate tasuta laengukandjate arvu. Selle laengukandjate suurenemisega aine juhtivus suureneb, vähendades seeläbi pooljuhtmaterjali takistust. Seega temperatuuri tõusuga suurenevad selle pooljuhid.

see aitab võrrelda erinevaid materjale nende elektrijuhtimisvõime põhjal. see on juhtivuse vastastikune. Dirigendid on kõrge juhtivuse väärtustega ja madalama takistusega. Isolaatoritel on kõrged takistusväärtused ja madalad juhtivuse väärtused. Resistentsuse ja juhtivuse väärtused pooljuht asub keskel.

Selle väärtus hea dirigendi, näiteks käsitsi tõmmatud vase jaoks 20-ga0C on 1,77 × 10-8oomimeeter ja teisest küljest jääb see hea isolaatori jaoks vahemikku 1012kuni 10kakskümmendoomimeetrid.

Temperatuuri koefitsient

Temperatuuri takistustegur on määratletud kui takistuse suurenemise muutus 1Ω takisti materjali kohta 1 kohta0C temperatuuri tõus. Seda tähistatakse sümboliga α.

Materjali takistuse muutus koos temperatuuri muutusega on antud

dρ / dt = ρ. α

Siin on dρ takistuse väärtuse muutus. Selle ühikud on oom-mkaks/ m. ‘Ρ’ on aine takistuse väärtus. ‘Dt’ on temperatuuri väärtuse muutus. ‘Α’ on takistuse temperatuurikoefitsient.

Materjali uue takistuse väärtuse temperatuurimuutuse korral saab arvutada ülaltoodud võrrandi abil. Esiteks arvutatakse temperatuuri koefitsiendi abil selle väärtuse muutuse summa. Seejärel lisatakse väärtus eelmisele väärtusele uue väärtuse arvutamiseks.

See on väga kasulik materjali vastupanuväärtuste arvutamiseks erinevatel temperatuuridel. Mõlemad takistused ja takistus on seotud voolava voolu poolt kogetava opositsiooniga, kuid see on materjalide sisemine omadus. Kõigil vasktraatidel, olenemata nende pikkusest ja ristlõikepindalast, on sama takistusväärtus, samas kui nende takistuse väärtus muutub pikkuse ja ristlõike pindala muutumisel.

Igal materjalil on oma väärtus. Erinevate materjalitüüpide üldised takistuse väärtused võib esitada järgmiselt - ülijuhtide puhul on takistus 0, metallide puhul 10-8, pooljuhtide ja elektrolüütide puhul on takistuse väärtus muutuv, isolaatorite puhul on takistuse väärtus alates 1016, superisolaatorite takistuse väärtus on ∞.

Kell 200C hõbetakistuse väärtus on 1,59 × 10-8, vase jaoks 1,68 × 10-8. Kõik erinevate materjalide takistustegurid leiate punktist a tabel . Puitu peetakse kõrge isolaatorina, kuid see varieerub sõltuvalt selles sisalduva niiskuse hulgast. Paljudel juhtudel on materjali takistuse valemi abil materjali takistuse arvutamine keeruline materjalide mittehomogeense olemuse tõttu. Sellistel juhtudel kasutatakse J-i järjepidevuse võrrandist moodustatud osalist diferentsiaalvõrrandit ja Poissoni võrrandi E jaoks. Kas kahel erineva pikkuse ja erineva ristlõikepinnaga juhtmel on samad väärtused?