Wenn eine Potentialdifferenz an ein Material angelegt wird, bewegen sich die Elektronen im Material von der negativen Elektrode zu den positiven Elektroden, wodurch Strom im Material erzeugt wird. Während dieser Bewegung von Elektronen treffen sie jedoch verschiedene Kollisionen mit anderen Elektronen auf ihrem Weg. Diese Kollisionen verursachen einen gewissen Widerstand gegen den Elektronenfluss. Dieses Phänomen ist als Materialbeständigkeit bekannt. Die Widerstandseigenschaft der Materialien ist in elektrischen Schaltkreisen vorteilhaft. Viele Faktoren beeinflussen den Widerstandswert eines Materials. Der Wert des spezifischen Widerstands des Materials gibt uns eine Vorstellung von der Widerstandsfähigkeit eines bestimmten Materials.
Was ist Widerstand?
Materialien werden anhand ihrer Leitfähigkeitseigenschaften in Leiter, Halbleiter und Isolatoren unterteilt. Der spezifische elektrische Widerstand eines Materials ist definiert als der Widerstand des Materials pro Längeneinheit und pro Querschnittseinheit bei einer bestimmten Temperatur.
Wenn eine Potentialdifferenz an eine Substanz angelegt wird, wirkt die Widerstandseigenschaft der Substanz dem Stromfluss durch sie entgegen. Diese Eigenschaft des Stoffes variiert mit der Temperatur und hängt auch von der Art des Materials ab, aus dem der Stoff besteht. es misst den Widerstand des Stoffes.
Formel für den spezifischen Widerstand
Die Formel hierfür leitet sich aus den Widerstandsgesetzen ab. Es gibt vier Gesetze für die Resistenz einer Substanz.
Widerstandsgleichung
Erstes Gesetz
Es heißt, dass die Widerstand einer Substanz R ist direkt proportional zu ihrer Länge L. d. h. R ≤ L. Wenn also die Länge der Substanz verdoppelt wird. sein Widerstand wird ebenfalls verdoppelt.
Zweites Gesetz
Nach diesem Gesetz ist die Widerstand R einer Substanz ist indirekt proportional zu ihrer Querschnittsfläche A. d. H. R ≤ 1 / A. Durch Verdoppelung der Querschnittsfläche einer Substanz wird somit ihr Widerstandswert halbiert.
Drittes Gesetz
Dieses Gesetz besagt, dass die Widerstand eines Materials hängt von der Temperatur ab.
Viertes Gesetz
Nach diesem Gesetz ist die Widerstand Der Wert von Zweidrähten aus verschiedenen Materialien ist unterschiedlich, obwohl sie in Länge und Querschnittsfläche gleich sind.
Aus all diesen Gesetzen kann der Widerstandswert eines Leiters mit der Länge L und der Querschnittsfläche A abgeleitet werden als
R ∝ L / A.
R = ρL / A.
Hier ist ρ der Widerstandskoeffizient, der als spezifischer Widerstand des spezifischen Widerstands bekannt ist.
Somit ist der spezifische elektrische Widerstand des Materials gegeben als
ρ = RA / L.
Die S.I.-Einheit ist das Ohm-Meter. Es ist mit dem Symbol „ρ“ gekennzeichnet.
Widerstandsklassifizierung für Leiter, Halbleiter und Isolatoren
Dieses Material hängt stark von der Temperatur ab. In Leitern mit steigender Temperatur nimmt auch die Geschwindigkeit der Elektronen zu, die sich im Material bewegen. Dies führt zu vielen Kollisionen. Dies führt zu einer Verringerung der durchschnittlichen Kollisionszeit der Elektronen. Diese Substanz ist umgekehrt proportional zur durchschnittlichen Zeit der Kollision von Elektronen. Somit nimmt mit der Abnahme der durchschnittlichen Zeit der Kollision der spezifische Widerstandswert des Leiters zu.
In Halbleitersubstanzen kommt es bei erhöhter Temperatur zum Aufbrechen kovalenterer Bindungen. Dies erhöht die Anzahl der freien Ladungsträger in der Substanz. Mit dieser Zunahme der Ladungsträger nimmt die Leitfähigkeit der Substanz zu, wodurch der spezifische Widerstand des Halbleitermaterials verringert wird. Mit zunehmender Temperatur nehmen also die Halbleiter zu.
Es hilft beim Vergleich der verschiedenen Materialien anhand ihrer Fähigkeit, Elektrizität zu leiten. es ist wechselseitig von der Leitfähigkeit. Dirigenten haben hohe Leitfähigkeitswerte und niedrigere Widerstandswerte. Isolatoren haben hohe Widerstandswerte und niedrige Leitfähigkeitswerte. Die Werte für spezifischen Widerstand und Leitfähigkeit für Halbleiter liegt in der Mitte.
Sein Wert für einen guten Leiter wie handgezeichnetes Kupfer bei 200C ist 1,77 × 10-8Ohmmeter und dagegen reicht dies für einen guten Isolator von 1012bis 10zwanzigOhmmeter.
Temperaturkoeffizient
Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist definiert als die Änderung der Widerstandszunahme von 1 Ω Widerstand eines Materials pro 10C Temperaturanstieg. Es ist mit dem Symbol „α“ gekennzeichnet.
Die Änderung des spezifischen Widerstands des Materials mit der Änderung der Temperatur ist gegeben als
dρ / dt = ρ. α
Hier ist dρ die Änderung des spezifischen Widerstandswerts. Seine Einheiten sind Ohm-mzwei/ m. 'Ρ' ist der spezifische Widerstandswert der Substanz. 'Dt' ist die Änderung des Temperaturwerts. 'Α' ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands.
Der neue spezifische Widerstandswert für Material, wenn es einer Temperaturänderung unterliegt, kann durch die obige Gleichung berechnet werden. Zunächst wird das Ausmaß der Änderung seines Wertes unter Verwendung des Temperaturkoeffizienten berechnet. Dann wird der Wert zum vorherigen Wert addiert, um den neuen Wert zu berechnen.
Dies ist sehr nützlich bei der Berechnung der Widerstandswerte des Materials bei verschiedenen Temperaturen. Widerstand und spezifischer Widerstand Beide Begriffe beziehen sich auf den Widerstand, den ein fließender Strom erfährt, sind jedoch eine intrinsische Eigenschaft der Materialien. Alle Kupferdrähte haben unabhängig von ihrer Länge und Querschnittsfläche den gleichen spezifischen Widerstandswert, während sich ihr Widerstandswert mit der Änderung ihrer Länge und Querschnittsfläche ändert.
Jedes Material hat seinen Wert. Die allgemeinen spezifischen Widerstandswerte für verschiedene Materialtypen können wie folgt angegeben werden: - Für Supraleiter beträgt der spezifische Widerstand 0, für Metalle beträgt der spezifische Widerstand 10-8Für Halbleiter und Elektrolyte ist der spezifische Widerstandswert variabel, für Isolatoren beträgt der spezifische Widerstandswert 1016Für Superisolatoren beträgt der spezifische Widerstandswert „∞“.
Um 200C Der spezifische Widerstandswert für Silber beträgt 1,59 × 10-8für Kupfer 1,68 × 10 –8. Alle Widerstandswerte für verschiedene Materialien finden Sie in a Tabelle . Holz wird als hochisolatorisch angesehen, dies hängt jedoch von der darin enthaltenen Feuchtigkeitsmenge ab. In vielen Fällen ist es aufgrund der inhomogenen Natur der Materialien schwierig, den Widerstand eines Materials unter Verwendung der Widerstandsformel zu berechnen. In solchen Fällen wird die partielle Differentialgleichung verwendet, die durch die Kontinuitätsgleichung von J und die Poissonsche Gleichung für E gebildet wird. Haben die beiden Drähte mit unterschiedlicher Länge und unterschiedlicher Querschnittsfläche die gleichen Werte?
