विद्युतीय प्रतिरोध -एक भौतिक मात्रा जो दर्शाती है कि कंडक्टर से गुजरने पर करंट किस तरह का अवरोध पैदा करता है. जॉर्ज ओम के बाद माप की इकाइयाँ ओम हैं। अपने नियम में उन्होंने प्रतिरोध ज्ञात करने का एक सूत्र निकाला, जो नीचे दिया गया है।

धातुओं के उदाहरण का उपयोग करते हुए कंडक्टरों के प्रतिरोध पर विचार करें। धातुओं की आंतरिक संरचना क्रिस्टल जालक के रूप में होती है। इस जाली का एक सख्त क्रम है, और इसके नोड्स धनात्मक रूप से आवेशित आयन हैं। धातु में आवेश वाहक "मुक्त" इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो किसी विशेष परमाणु से संबंधित नहीं होते हैं, लेकिन जाली साइटों के बीच बेतरतीब ढंग से चलते हैं। क्वांटम भौतिकी से यह ज्ञात होता है कि किसी धातु में इलेक्ट्रॉनों की गति एक ठोस में विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रसार है। अर्थात्, एक चालक में एक इलेक्ट्रॉन प्रकाश की गति से (व्यावहारिक रूप से) चलता है, और यह सिद्ध हो चुका है कि यह न केवल एक कण के रूप में, बल्कि एक तरंग के रूप में भी गुण प्रदर्शित करता है। और धातु का प्रतिरोध जाली के ऊष्मीय कंपनों और उसके दोषों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों (अर्थात इलेक्ट्रॉनों) के प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। जब इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली के नोड्स से टकराते हैं, तो ऊर्जा का एक हिस्सा नोड्स में स्थानांतरित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा निकलती है। इस ऊर्जा की गणना प्रत्यक्ष धारा पर की जा सकती है, जूल-लेनज़ कानून के लिए धन्यवाद - क्यू \u003d I 2 Rt। जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रतिरोध जितना अधिक होगा, उतनी ही अधिक ऊर्जा मुक्त होगी।

प्रतिरोधकता

प्रतिरोधकता जैसी एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, यह वही प्रतिरोध है, केवल लंबाई की एक इकाई में। प्रत्येक धातु का अपना होता है, उदाहरण के लिए, तांबे के लिए यह 0.0175 ओम*मिमी2/मी है, एल्यूमीनियम के लिए यह 0.0271 ओम*मिमी2/मी है। इसका मतलब यह है कि 1 मीटर की लंबाई और 1 मिमी 2 के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ एक तांबे की पट्टी में 0.0175 ओम का प्रतिरोध होगा, और वही बार, लेकिन एल्यूमीनियम से बना, 0.0271 ओम का प्रतिरोध होगा। यह पता चला है कि तांबे की विद्युत चालकता एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक है। प्रत्येक धातु की अपनी प्रतिरोधकता होती है, और पूरे कंडक्टर के प्रतिरोध की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है

कहाँ पे पीधातु की प्रतिरोधकता है, l कंडक्टर की लंबाई है, s क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है।

प्रतिरोधकता मान दिए गए हैं धातु प्रतिरोधकता तालिका(20 डिग्री सेल्सियस)

सत्व	पी, ओम * मिमी 2/2	α,10 -3 1/K
अल्युमीनियम	0.0271
टंगस्टन	0.055
लोहा	0.098
सोना	0.023
पीतल	0.025-0.06
मैंगनीन	0.42-0.48	0,002-0,05
ताँबा	0.0175
निकल
कॉन्स्टेंटन	0.44-0.52	0.02
निक्रोम		0.15
चाँदी	0.016
जस्ता	0.059

प्रतिरोधकता के अलावा, तालिका में TCR मान शामिल हैं, इस गुणांक पर थोड़ी देर बाद।

विकृतियों पर प्रतिरोधकता की निर्भरता

दबाव से धातुओं के ठंडे काम के दौरान, धातु प्लास्टिक विरूपण से गुजरती है। प्लास्टिक विरूपण के दौरान, क्रिस्टल जाली विकृत हो जाती है, दोषों की संख्या बड़ी हो जाती है। क्रिस्टल जाली के दोषों में वृद्धि के साथ, कंडक्टर के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का प्रतिरोध बढ़ जाता है, इसलिए धातु की प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, एक तार खींचकर बनाया जाता है, जिसका अर्थ है कि धातु प्लास्टिक विरूपण से गुजरती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। व्यवहार में, प्रतिरोध को कम करने के लिए, पुन: क्रिस्टलीकरण एनीलिंग का उपयोग किया जाता है, यह एक जटिल तकनीकी प्रक्रिया है, जिसके बाद क्रिस्टल जाली, जैसा कि यह था, "सीधा" हो जाता है और दोषों की संख्या कम हो जाती है, इसलिए, धातु का प्रतिरोध भी कम हो जाता है।

जब बढ़ाया या संकुचित किया जाता है, तो धातु लोचदार विरूपण से गुजरती है। खिंचाव के कारण लोचदार विरूपण के साथ, क्रिस्टल जाली नोड्स के थर्मल कंपन के आयाम बढ़ जाते हैं, इसलिए, इलेक्ट्रॉनों को बड़ी कठिनाइयों का अनुभव होता है, और इसके संबंध में, प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। संपीड़न के कारण लोचदार विरूपण के साथ, नोड्स के थर्मल दोलनों के आयाम कम हो जाते हैं, इसलिए, इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करना आसान होता है, और प्रतिरोधकता कम हो जाती है।

प्रतिरोधकता पर तापमान का प्रभाव

जैसा कि हम पहले ही ऊपर जान चुके हैं, धातु में प्रतिरोध का कारण क्रिस्टल जालक के नोड और उनके कंपन होते हैं। तो, तापमान में वृद्धि के साथ, नोड्स के थर्मल उतार-चढ़ाव में वृद्धि होती है, जिसका अर्थ है कि प्रतिरोधकता भी बढ़ जाती है। ऐसा मूल्य है प्रतिरोध का तापमान गुणांक(TCS), जो दर्शाता है कि गर्म या ठंडा होने पर धातु की प्रतिरोधकता कितनी बढ़ जाती है या घट जाती है। उदाहरण के लिए, 20 डिग्री सेल्सियस पर तांबे का तापमान गुणांक है 4.1 10 - 3 1/डिग्री। इसका मतलब यह है कि जब, उदाहरण के लिए, तांबे के तार को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म किया जाता है, तो इसकी प्रतिरोधकता बढ़ जाएगी 4.1 · 10 - 3 ओम। तापमान परिवर्तन के साथ प्रतिरोधकता की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है

जहां r गर्म करने के बाद प्रतिरोधकता है, r 0 गर्म करने से पहले प्रतिरोधकता है, a प्रतिरोध का तापमान गुणांक है, t 2 गर्म करने से पहले का तापमान है, t 1 गर्म करने के बाद का तापमान है।

हमारे मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं: r=0.0175*(1+0.0041*(154-20))=0.0271 Ohm*mm2/m। जैसा कि आप देख सकते हैं, तांबे की हमारी पट्टी, 1 मीटर लंबी और 1 मिमी 2 के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ, 154 डिग्री तक गर्म करने के बाद, प्रतिरोध होगा, उसी बार की तरह, केवल एल्यूमीनियम से बना और पर 20 डिग्री सेल्सियस का तापमान।

तापमान के साथ प्रतिरोध बदलने का गुण, प्रतिरोध थर्मामीटर में उपयोग किया जाता है। ये उपकरण प्रतिरोध रीडिंग के आधार पर तापमान को माप सकते हैं। प्रतिरोध थर्मामीटर में उच्च माप सटीकता होती है, लेकिन छोटे तापमान रेंज होते हैं।

व्यवहार में, कंडक्टरों के गुण मार्ग को रोकते हैंवर्तमान बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक उदाहरण एक गरमागरम दीपक है, जहां धातु के उच्च प्रतिरोध, इसकी बड़ी लंबाई और संकीर्ण क्रॉस सेक्शन के कारण टंगस्टन फिलामेंट गरम किया जाता है। या कोई हीटिंग डिवाइस जहां उच्च प्रतिरोध के कारण कॉइल को गर्म किया जाता है। विद्युत अभियांत्रिकी में जिस तत्व का मुख्य गुण प्रतिरोध होता है, उसे प्रतिरोधक कहते हैं। रोकनेवाला का उपयोग लगभग किसी भी विद्युत परिपथ में किया जाता है।

विद्युत प्रतिरोधकता एक भौतिक मात्रा है जो इंगित करती है कि एक सामग्री किस हद तक विद्युत प्रवाह के पारित होने का विरोध कर सकती है। कुछ लोग इस विशेषता को साधारण विद्युत प्रतिरोध के साथ भ्रमित कर सकते हैं। अवधारणाओं की समानता के बावजूद, उनके बीच का अंतर इस तथ्य में निहित है कि विशिष्ट पदार्थों को संदर्भित करता है, और दूसरा शब्द विशेष रूप से कंडक्टरों को संदर्भित करता है और उनके निर्माण की सामग्री पर निर्भर करता है।

इस सामग्री का पारस्परिक विद्युत चालकता है। यह पैरामीटर जितना अधिक होगा, उतना ही बेहतर करंट पदार्थ से होकर गुजरता है। तदनुसार, प्रतिरोध जितना अधिक होगा, आउटपुट पर उतने अधिक नुकसान की उम्मीद है।

गणना सूत्र और माप मूल्य

विद्युत प्रतिरोधकता को किसमें मापा जाता है, इसे ध्यान में रखते हुए, गैर-विशिष्ट के साथ कनेक्शन का पता लगाना भी संभव है, क्योंकि ओम एम की इकाइयों का उपयोग पैरामीटर को नामित करने के लिए किया जाता है। मान को ही के रूप में दर्शाया जाता है। इस मूल्य के साथ, किसी विशेष मामले में किसी पदार्थ के प्रतिरोध को उसके आकार के आधार पर निर्धारित करना संभव है। माप की यह इकाई एसआई प्रणाली से मेल खाती है, लेकिन अन्य विकल्प भी हो सकते हैं। प्रौद्योगिकी में, आप समय-समय पर पुराने पदनाम ओम मिमी 2 / मी देख सकते हैं। इस प्रणाली से अंतर्राष्ट्रीय में बदलने के लिए, आपको जटिल सूत्रों का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि 1 ओम मिमी 2 / मी 10 -6 ओम मीटर के बराबर होता है।

विद्युत प्रतिरोधकता सूत्र इस प्रकार है:

आर = (ρ एल) / एस, जहां:

• आर कंडक्टर का प्रतिरोध है;
• Ρ सामग्री की प्रतिरोधकता है;
• एल कंडक्टर की लंबाई है;
• S कंडक्टर का क्रॉस सेक्शन है।

तापमान निर्भरता

विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है। लेकिन पदार्थों के सभी समूह अपने आप को अलग-अलग रूप में प्रकट करते हैं जब वे बदलते हैं। कुछ स्थितियों में काम करने वाले तारों की गणना करते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, गली में, जहां तापमान का मान मौसम पर निर्भर करता है, आवश्यक सामग्री -30 से +30 डिग्री सेल्सियस की सीमा में परिवर्तन के लिए कम संवेदनशील होती है। यदि इसे ऐसी तकनीक में उपयोग करने की योजना है जो समान परिस्थितियों में काम करेगी, तो यहां विशिष्ट मानकों के लिए तारों को अनुकूलित करना भी आवश्यक है। सामग्री को हमेशा ऑपरेशन को ध्यान में रखते हुए चुना जाता है।

नाममात्र तालिका में, विद्युत प्रतिरोधकता 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ली जाती है। सामग्री को गर्म करने पर इस पैरामीटर में वृद्धि इस तथ्य के कारण होती है कि पदार्थ में परमाणुओं की गति की तीव्रता बढ़ने लगती है। विद्युत आवेशों के वाहक सभी दिशाओं में अव्यवस्थित रूप से बिखर जाते हैं, जिससे कणों की गति में बाधाएँ उत्पन्न होती हैं। विद्युत प्रवाह का परिमाण कम हो जाता है।

जैसे-जैसे तापमान घटता है, वर्तमान प्रवाह की स्थिति बेहतर होती जाती है। जब एक निश्चित तापमान पर पहुंच जाता है, जो प्रत्येक धातु के लिए अलग होगा, अतिचालकता प्रकट होती है, जिस पर प्रश्न में विशेषता लगभग शून्य तक पहुंच जाती है।

मापदंडों में अंतर कभी-कभी बहुत बड़े मूल्यों तक पहुंच जाता है। जिन सामग्रियों में उच्च प्रदर्शन होता है उन्हें इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। वे शॉर्ट सर्किट और अनजाने मानव संपर्क से तारों को बचाने में मदद करते हैं। कुछ पदार्थ आमतौर पर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के लिए लागू नहीं होते हैं यदि उनके पास इस पैरामीटर का उच्च मूल्य है। अन्य गुण इसमें हस्तक्षेप कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, इस गोले के लिए पानी की विद्युत चालकता का बहुत महत्व नहीं होगा। यहाँ उच्च दर वाले कुछ पदार्थों के मान दिए गए हैं।

उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्री	(ओम एम)
एक प्रकार का प्लास्टिक	10 16
बेंजीन	10 15 ...10 16
कागज़	10 15
आसुत जल	10 4
समुद्र का पानी	0.3
लकड़ी सूखी	10 12
जमीन गीली है	10 2
क्वार्ट्ज ग्लास	10 16
मिटटी तेल	10 1 1
संगमरमर	10 8
तेल	10 1 5
पैराफिन तेल	10 14
प्लेक्सीग्लस	10 13
polystyrene	10 16
पीवीसी	10 13
polyethylene	10 12
सिलिकॉन तेल	10 13
अभ्रक	10 14
कांच	10 11
ट्रांसफार्मर का तेल	10 10
चीनी मिटटी	10 14
स्लेट	10 14
आबनिट	10 16
अंबर	10 18

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में कम दरों वाले पदार्थों का अधिक सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। अक्सर ये धातुएं होती हैं जो कंडक्टर के रूप में काम करती हैं। वे कई अंतर भी दिखाते हैं। तांबे या अन्य सामग्रियों की विद्युत प्रतिरोधकता का पता लगाने के लिए, यह संदर्भ तालिका को देखने लायक है।

कम प्रतिरोधकता वाली सामग्री	(ओम एम)
अल्युमीनियम	2.7 10 8
टंगस्टन	5.5 10 -8
सीसा	8.0 10 -6
लोहा	1.0 10 -7
सोना	2.2 10 -8
इरिडियम	4.74 10 -8
कॉन्स्टेंटन	5.0 10 -7
कच्चा इस्पात	1.3 10 -7
मैगनीशियम	4.4 10 -8
मैंगनीन	4.3 10 -7
ताँबा	1.72 10 -8
मोलिब्डेनम	5.4 10 -8
निकेल चांदी	3.3 10 -7
निकल	8.7 10 -8
निक्रोम	1.12 10 -6
टिन	1.2 10 7
प्लैटिनम	1.07 10 -7
बुध	9.6 10 -7
नेतृत्व करना	2.08 10 -7
चाँदी	1.6 10 -8
स्लेटी कच्चा लोहा	1.0 10 -6
कार्बन कूचियां	4.0 10 -5
जस्ता	5.9 10 -8
निकलिन	0.4 10 -6

विशिष्ट मात्रा विद्युत प्रतिरोध

यह पैरामीटर पदार्थ की मात्रा के माध्यम से वर्तमान को पारित करने की क्षमता को दर्शाता है। मापने के लिए, सामग्री के विभिन्न पक्षों से वोल्टेज क्षमता को लागू करना आवश्यक है, जिससे उत्पाद विद्युत सर्किट में शामिल किया जाएगा। यह नाममात्र मापदंडों के साथ वर्तमान के साथ आपूर्ति की जाती है। पास होने के बाद, आउटपुट डेटा को मापा जाता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग करें

विभिन्न तापमानों पर पैरामीटर बदलना इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सबसे सरल उदाहरण एक गरमागरम दीपक है, जहां एक नाइक्रोम फिलामेंट का उपयोग किया जाता है। गर्म होने पर यह चमकने लगता है। जब इससे करंट गुजरता है, तो यह गर्म होने लगता है। जैसे-जैसे गर्मी बढ़ती है, वैसे-वैसे प्रतिरोध भी होता है। तदनुसार, रोशनी प्राप्त करने के लिए आवश्यक प्रारंभिक धारा सीमित है। एक नाइक्रोम कॉइल, एक ही सिद्धांत का उपयोग करके, विभिन्न उपकरणों पर नियामक बन सकता है।

कीमती धातुओं, जिनमें इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के लिए उपयुक्त विशेषताएं हैं, का भी व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। महत्वपूर्ण सर्किट के लिए जिन्हें गति की आवश्यकता होती है, चांदी के संपर्कों का चयन किया जाता है। उनकी उच्च लागत है, लेकिन अपेक्षाकृत कम मात्रा में सामग्री को देखते हुए, उनका उपयोग काफी उचित है। तांबा चालकता में चांदी से नीच है, लेकिन इसकी अधिक किफायती कीमत है, जिसके कारण इसका उपयोग अक्सर तार बनाने के लिए किया जाता है।

ऐसी स्थितियों में जहां अत्यंत कम तापमान का उपयोग किया जा सकता है, सुपरकंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है। कमरे के तापमान और बाहरी उपयोग के लिए, वे हमेशा उपयुक्त नहीं होते हैं, क्योंकि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उनकी चालकता कम होने लगेगी, इसलिए एल्यूमीनियम, तांबा और चांदी ऐसी स्थितियों के लिए अग्रणी बने रहेंगे।

व्यवहार में, कई मापदंडों को ध्यान में रखा जाता है, और यह सबसे महत्वपूर्ण में से एक है। सभी गणना डिजाइन चरण में की जाती हैं, जिसके लिए संदर्भ सामग्री का उपयोग किया जाता है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सर्किट में वर्तमान ताकत न केवल खंड के सिरों पर वोल्टेज पर निर्भर करती है, बल्कि सर्किट में शामिल कंडक्टर के गुणों पर भी निर्भर करती है। कंडक्टरों के गुणों पर वर्तमान ताकत की निर्भरता को इस तथ्य से समझाया जाता है कि विभिन्न कंडक्टरों में अलग-अलग विद्युत प्रतिरोध होते हैं।

विद्युतीय प्रतिरोध R एक भौतिक अदिश राशि है जो कंडक्टर में फ्री चार्ज कैरियर्स के ऑर्डर किए गए मूवमेंट की गति को कम करने के लिए कंडक्टर की संपत्ति की विशेषता है। प्रतिरोध को R अक्षर से निरूपित किया जाता है। SI में, कंडक्टर प्रतिरोध की इकाई ओम (ओम) है।

1 ओम - ऐसे कंडक्टर का प्रतिरोध, जिसकी वर्तमान ताकत 1 ए है, उस पर 1 वी के वोल्टेज पर।

अन्य इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है: किलोओम (कोह्म), मेगाओम (एमओएचएम), मिलिओम (एमओएम): 1 कोहम \u003d 10 3 ओम; 1 एमΩ = 10 6 ; 1 एमओएम = 10 -3 ओम।

भौतिक मात्रा G, प्रतिरोध का व्युत्क्रम, विद्युत चालकता कहलाती है

एसआई में विद्युत चालकता की इकाई सीमेंस है: 1 सेमी 1 ओम के प्रतिरोध वाले कंडक्टर की चालकता है।

कंडक्टर में न केवल मुक्त आवेशित कण - इलेक्ट्रॉन होते हैं, बल्कि तटस्थ कण और बाध्य आवेश भी होते हैं। वे सभी अराजक तापीय गति में भाग लेते हैं, किसी भी दिशा में समान रूप से संभावित। जब विद्युत क्षेत्र को चालू किया जाता है, तो विद्युत बलों के प्रभाव में, मुक्त आवेशों की निर्देशित क्रमबद्ध गति प्रबल होगी, जो त्वरण के साथ आगे बढ़ना चाहिए और समय के साथ उनकी गति बढ़नी चाहिए। लेकिन कंडक्टरों में फ्री चार्ज कुछ स्थिर औसत गति के साथ चलते हैं। नतीजतन, कंडक्टर मुक्त शुल्क के आदेशित आंदोलन का विरोध करता है, इस आंदोलन की ऊर्जा का हिस्सा कंडक्टर को स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है। मुक्त आवेशों की गति के कारण, कंडक्टर की आदर्श क्रिस्टल जाली भी विकृत हो जाती है, क्रिस्टल संरचना की विकृतियों पर मुक्त आवेशों के क्रमबद्ध संचलन की ऊर्जा नष्ट हो जाती है। एक कंडक्टर विद्युत प्रवाह के प्रवाह का विरोध करता है।

एक कंडक्टर का प्रतिरोध उस सामग्री पर निर्भर करता है जिससे इसे बनाया जाता है, कंडक्टर की लंबाई और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र। इस निर्भरता की जांच करने के लिए, आप ओम के नियम (छवि 2) की जांच के लिए उसी विद्युत सर्किट का उपयोग कर सकते हैं, जिसमें एक ही सामग्री से बने विभिन्न आकारों के एमएन सर्किट बेलनाकार कंडक्टर के साथ-साथ विभिन्न सामग्रियों से भी शामिल है।

प्रयोग के परिणामों से पता चला कि कंडक्टर का प्रतिरोध कंडक्टर की लंबाई l के सीधे आनुपातिक है, इसके क्रॉस सेक्शन के क्षेत्र S के व्युत्क्रमानुपाती है और यह उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करता है जिससे कंडक्टर बनाया गया है:

कंडक्टर की प्रतिरोधकता कहां है।

एक अदिश भौतिक मात्रा संख्यात्मक रूप से किसी दिए गए पदार्थ से बने एक सजातीय बेलनाकार कंडक्टर के प्रतिरोध के बराबर होती है और जिसकी लंबाई 1 मीटर और 1 मीटर 2 का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होता है, या एक किनारे वाले घन का प्रतिरोध होता है 1 मीटर का एसआई में प्रतिरोधकता की इकाई एक ओम-मीटर (ओम एम) है।

धात्विक चालक का विशिष्ट प्रतिरोध निर्भर करता है

1. कंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एकाग्रता;
2. क्रिस्टल जाली के आयनों पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बिखरने की तीव्रता, थर्मल कंपन का प्रदर्शन;
3. क्रिस्टल संरचना के दोषों और अशुद्धियों पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों के प्रकीर्णन की तीव्रता।

चांदी और तांबे में सबसे कम प्रतिरोधकता होती है। निकल, लोहा, क्रोमियम और मैंगनीज के मिश्र धातु का विशिष्ट प्रतिरोध - "निक्रोम" बहुत अधिक है। धातु के क्रिस्टल की प्रतिरोधकता काफी हद तक उनमें अशुद्धियों की उपस्थिति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, 1% मैंगनीज अशुद्धता की शुरूआत तांबे की प्रतिरोधकता को तीन गुना बढ़ा देती है।

प्रतिरोधकताधातु विद्युत प्रवाह के पारित होने का विरोध करने के लिए उनके गुणों का एक उपाय है। यह मान ओम-मीटर (Ohm⋅m) में व्यक्त किया जाता है। प्रतिरोधकता का प्रतीक ग्रीक अक्षर (rho) है। उच्च प्रतिरोधकता का अर्थ है कि सामग्री विद्युत आवेश को अच्छी तरह से संचालित नहीं करती है।

प्रतिरोधकता

विद्युत प्रतिरोधकता को धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र की ताकत और उसमें वर्तमान घनत्व के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

कहाँ पे:
ρ धातु की प्रतिरोधकता है (Ohm⋅m),
ई विद्युत क्षेत्र की ताकत (वी / एम) है,
J धातु में विद्युत धारा घनत्व का मान है (A/m2)

यदि धातु में विद्युत क्षेत्र की ताकत (ई) बहुत बड़ी है, और वर्तमान घनत्व (जे) बहुत छोटा है, तो इसका मतलब है कि धातु में उच्च प्रतिरोधकता है।

प्रतिरोधकता का पारस्परिक विद्युत चालकता है, जो इंगित करता है कि सामग्री कितनी अच्छी तरह बिजली का संचालन करती है:

σ सामग्री की चालकता है, जिसे सीमेंस प्रति मीटर (एस/एम) में व्यक्त किया जाता है।

विद्युतीय प्रतिरोध

विद्युत प्रतिरोध, घटकों में से एक, ओम (ओम) में व्यक्त किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विद्युत प्रतिरोध और प्रतिरोधकता एक ही चीज नहीं हैं। प्रतिरोधकता किसी पदार्थ का गुण है, जबकि विद्युत प्रतिरोध किसी वस्तु का गुण है।

एक रोकनेवाला का विद्युत प्रतिरोध उस सामग्री के आकार और प्रतिरोधकता के संयोजन से निर्धारित होता है जिससे इसे बनाया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक लंबे और पतले तार से बने तार का प्रतिरोध उसी धातु के छोटे और मोटे तार से बने प्रतिरोधक से अधिक होता है।

साथ ही, एक उच्च प्रतिरोधकता सामग्री से बने तार-घाव प्रतिरोधी में कम प्रतिरोधी सामग्री से बने प्रतिरोधी की तुलना में उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है। और यह सब इस तथ्य के बावजूद कि दोनों प्रतिरोधक समान लंबाई और व्यास के तार से बने हैं।

एक उदाहरण के रूप में, हम एक हाइड्रोलिक प्रणाली के साथ एक सादृश्य बना सकते हैं, जहां पानी को पाइप के माध्यम से पंप किया जाता है।

• पाइप जितना लंबा और पतला होगा, उतना ही अधिक पानी प्रतिरोध प्रदान किया जाएगा।
• रेत से भरा पाइप रेत के बिना पाइप की तुलना में पानी का अधिक प्रतिरोध करेगा।

तार प्रतिरोध

तार का प्रतिरोध मान तीन मापदंडों पर निर्भर करता है: धातु की प्रतिरोधकता, तार की लंबाई और व्यास ही। तार प्रतिरोध की गणना के लिए सूत्र:

कहाँ:
आर - तार प्रतिरोध (ओम)
- धातु का विशिष्ट प्रतिरोध (Ohm.m)
एल - तार की लंबाई (एम)
ए - तार का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (एम 2)

एक उदाहरण के रूप में, 1.10×10-6 ओम की प्रतिरोधकता के साथ एक नाइक्रोम तार रोकनेवाला पर विचार करें। तार की लंबाई 1500 मिमी और व्यास 0.5 मिमी है। इन तीन मापदंडों के आधार पर, हम नाइक्रोम तार के प्रतिरोध की गणना करते हैं:

आर \u003d 1.1 * 10 -6 * (1.5 / 0.000000196) \u003d 8.4 ओम

निक्रोम और कॉन्स्टेंटन को अक्सर प्रतिरोध सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। नीचे दी गई तालिका में आप सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली धातुओं में से कुछ की प्रतिरोधकता देख सकते हैं।

सतह प्रतिरोध

सतह प्रतिरोध मूल्य की गणना उसी तरह की जाती है जैसे तार प्रतिरोध। इस मामले में, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को डब्ल्यू और टी के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है:

कुछ सामग्रियों के लिए, जैसे कि पतली फिल्म, प्रतिरोधकता और फिल्म की मोटाई के बीच संबंध को परत शीट प्रतिरोध RS के रूप में संदर्भित किया जाता है:

जहां RS को ओम में मापा जाता है। इस गणना में, फिल्म की मोटाई स्थिर होनी चाहिए।

विद्युत प्रवाह के पथ को बढ़ाने के लिए प्रतिरोध बढ़ाने के लिए अक्सर प्रतिरोधी निर्माता फिल्म में पटरियों को काट देते हैं।

प्रतिरोधी सामग्री के गुण

किसी धातु की प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर करती है। उनके मान, एक नियम के रूप में, कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) के लिए दिए गए हैं। तापमान में परिवर्तन के परिणामस्वरूप प्रतिरोधकता में परिवर्तन तापमान गुणांक द्वारा विशेषता है।

उदाहरण के लिए, थर्मिस्टर्स (थर्मिस्टर्स) में, इस संपत्ति का उपयोग तापमान को मापने के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, सटीक इलेक्ट्रॉनिक्स में, यह एक अवांछनीय प्रभाव है।
धातु फिल्म प्रतिरोधों में उत्कृष्ट तापमान स्थिरता गुण होते हैं। यह न केवल सामग्री की कम प्रतिरोधकता के कारण प्राप्त किया जाता है, बल्कि स्वयं प्रतिरोधी के यांत्रिक डिजाइन के कारण भी प्राप्त किया जाता है।

प्रतिरोधकों के निर्माण में कई विभिन्न सामग्रियों और मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। निक्रोम (निकेल और क्रोमियम का एक मिश्र धातु), इसकी उच्च प्रतिरोधकता और उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रतिरोध के कारण, अक्सर वायरवाउंड प्रतिरोधक बनाने के लिए सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका नुकसान यह है कि इसे मिलाप नहीं किया जा सकता है। कॉन्स्टेंटन, एक अन्य लोकप्रिय सामग्री, मिलाप के लिए आसान है और इसका तापमान गुणांक कम है।

प्रत्येक पदार्थ एक अलग सीमा तक करंट का संचालन करने में सक्षम है, यह मान सामग्री के प्रतिरोध से प्रभावित होता है। कॉपर, एल्युमिनियम, स्टील और किसी भी अन्य तत्व के विशिष्ट प्रतिरोध को ग्रीक वर्णमाला के अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है। यह मान कंडक्टर की ऐसी विशेषताओं पर निर्भर नहीं करता है जैसे आयाम, आकार और भौतिक स्थिति, जबकि सामान्य विद्युत प्रतिरोध इन मापदंडों को ध्यान में रखता है। प्रतिरोधकता को ओम में मिमी² से गुणा करके और एक मीटर से विभाजित करके मापा जाता है।

श्रेणियाँ और उनका विवरण

कोई भी सामग्री दो प्रकार के प्रतिरोध प्रदर्शित करने में सक्षम होती है, जो उसे आपूर्ति की गई बिजली पर निर्भर करती है। करंट परिवर्तनशील या स्थिर है, जो पदार्थ के तकनीकी प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। तो, ऐसे प्रतिरोध हैं:

1. ओमिक। प्रत्यक्ष धारा के प्रभाव में प्रकट होता है। एक कंडक्टर में विद्युत आवेशित कणों की गति से उत्पन्न घर्षण को दर्शाता है।
2. सक्रिय। यह उसी सिद्धांत द्वारा निर्धारित किया जाता है, लेकिन पहले से ही प्रत्यावर्ती धारा के प्रभाव में बनाया गया है।

इस संबंध में, विशिष्ट मूल्य की दो परिभाषाएँ भी हैं। प्रत्यक्ष धारा के लिए, यह एक इकाई निश्चित क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र की एक प्रवाहकीय सामग्री की एक इकाई लंबाई द्वारा प्रदान किए गए प्रतिरोध के बराबर है। संभावित विद्युत क्षेत्र सभी कंडक्टरों, साथ ही अर्धचालकों और आयनों के संचालन में सक्षम समाधानों को प्रभावित करता है। यह मान सामग्री के प्रवाहकीय गुणों को ही निर्धारित करता है। कंडक्टर के आकार और उसके आयामों को ध्यान में नहीं रखा जाता है, इसलिए इसे इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान में बुनियादी कहा जा सकता है।

एक प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित करने की शर्त के तहत, प्रवाहकीय सामग्री की मोटाई को ध्यान में रखते हुए विशिष्ट मान की गणना की जाती है। यहां, न केवल संभावित, बल्कि एड़ी करंट भी पहले से ही प्रभावित है, इसके अलावा, विद्युत क्षेत्रों की आवृत्ति को ध्यान में रखा जाता है। इस प्रकार का विशिष्ट प्रतिरोध प्रत्यक्ष धारा की तुलना में अधिक होता है, क्योंकि यहां भंवर क्षेत्र के प्रतिरोध के सकारात्मक मूल्य को ध्यान में रखा जाता है। साथ ही, यह मान कंडक्टर के आकार और आकार पर ही निर्भर करता है। ये पैरामीटर हैं जो आवेशित कणों की भंवर गति की प्रकृति को निर्धारित करते हैं।

प्रत्यावर्ती धारा कंडक्टरों में कुछ विद्युत चुम्बकीय घटनाओं का कारण बनती है। वे प्रवाहकीय सामग्री की विद्युत विशेषताओं के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं:

1. त्वचा के प्रभाव को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कमजोर होने की विशेषता है जितना अधिक यह कंडक्टर के माध्यम में प्रवेश करता है। इस घटना को सतही प्रभाव भी कहा जाता है।
2. निकटता प्रभाव पड़ोसी तारों की निकटता और उनके प्रभाव के कारण वर्तमान घनत्व को कम करता है।

इष्टतम कंडक्टर मोटाई की गणना करते समय ये प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि तार का उपयोग करते समय जिसका त्रिज्या सामग्री में वर्तमान प्रवेश की गहराई से अधिक होता है, इसका शेष द्रव्यमान अप्रयुक्त रहेगा, और इसलिए यह दृष्टिकोण अक्षम होगा। की गई गणना के अनुसार, कुछ स्थितियों में प्रवाहकीय सामग्री का प्रभावी व्यास इस प्रकार होगा:

• 50 हर्ट्ज - 2.8 मिमी की धारा के लिए;
• 400 हर्ट्ज - 1 मिमी;
• 40 किलोहर्ट्ज़ - 0.1 मिमी।

इसे देखते हुए, उच्च-आवृत्ति धाराओं के लिए, कई पतले तारों से युक्त फ्लैट मल्टीकोर केबलों का उपयोग सक्रिय रूप से किया जाता है।

धातुओं के लक्षण

धातु कंडक्टरों के विशिष्ट संकेतक विशेष तालिकाओं में निहित हैं। इन आंकड़ों के आधार पर आगे की आवश्यक गणना की जा सकती है। ऐसी प्रतिरोधकता तालिका का एक उदाहरण छवि में देखा जा सकता है।

तालिका से पता चलता है कि चांदी में उच्चतम चालकता है - यह सभी मौजूदा धातुओं और मिश्र धातुओं के बीच एक आदर्श कंडक्टर है। यदि आप गणना करते हैं कि 1 ओम का प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए इस सामग्री से कितने तारों की आवश्यकता है, तो 62.5 मीटर निकलेगा। समान मूल्य के लिए लोहे के तारों को 7.7 मीटर की आवश्यकता होगी।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि चांदी के पास कितने अद्भुत गुण हैं, यह विद्युत नेटवर्क में बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए बहुत महंगी सामग्री है, इसलिए तांबे ने रोजमर्रा की जिंदगी और उद्योग में व्यापक आवेदन पाया है। विशिष्ट सूचकांक की दृष्टि से यह चांदी के बाद दूसरे स्थान पर है और व्यापकता और निकासी में आसानी के मामले में यह इससे काफी बेहतर है। कॉपर के अन्य फायदे हैं जिसने इसे सबसे आम कंडक्टर बना दिया है। इसमे शामिल है:

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग के लिए, परिष्कृत तांबे का उपयोग किया जाता है, जो सल्फाइड अयस्क से गलाने के बाद, भूनने और उड़ाने की प्रक्रिया से गुजरता है, और फिर यह आवश्यक रूप से इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धिकरण के अधीन होता है। इस तरह के प्रसंस्करण के बाद, बहुत उच्च गुणवत्ता (ग्रेड एम 1 और एम 0) की सामग्री प्राप्त करना संभव है, जिसमें 0.1 से 0.05% अशुद्धियां होंगी। एक महत्वपूर्ण अति सूक्ष्म मात्रा में ऑक्सीजन की उपस्थिति है, क्योंकि यह तांबे की यांत्रिक विशेषताओं को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

अक्सर इस धातु को सस्ती सामग्री - एल्यूमीनियम और लोहे के साथ-साथ विभिन्न कांस्य (सिलिकॉन, बेरिलियम, मैग्नीशियम, टिन, कैडमियम, क्रोमियम और फास्फोरस के साथ मिश्र धातु) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। शुद्ध तांबे की तुलना में ऐसी रचनाओं में उच्च शक्ति होती है, हालांकि कम चालकता।

एल्यूमीनियम के लाभ

यद्यपि एल्यूमीनियम में अधिक प्रतिरोध होता है और यह अधिक भंगुर होता है, इसका व्यापक उपयोग इस तथ्य के कारण होता है कि यह तांबे की तरह दुर्लभ नहीं है, और इसलिए सस्ता है। एल्यूमीनियम का विशिष्ट प्रतिरोध 0.028 है, और इसका कम घनत्व इसे तांबे की तुलना में 3.5 गुना हल्का बनाता है।

बिजली के काम के लिए, शुद्ध एल्यूमीनियम ग्रेड A1 का उपयोग किया जाता है, जिसमें 0.5% से अधिक अशुद्धियाँ नहीं होती हैं। उच्च ग्रेड AB00 का उपयोग इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, इलेक्ट्रोड और एल्यूमीनियम पन्नी के निर्माण के लिए किया जाता है। इस एल्यूमीनियम में अशुद्धियों की मात्रा 0.03% से अधिक नहीं है। शुद्ध धातु AB0000 . भी है 0.004% से अधिक एडिटिव्स सहित नहीं। अशुद्धियाँ स्वयं भी मायने रखती हैं: निकल, सिलिकॉन और जस्ता एल्यूमीनियम की चालकता को थोड़ा प्रभावित करते हैं, और इस धातु में तांबा, चांदी और मैग्नीशियम की सामग्री ध्यान देने योग्य प्रभाव देती है। थैलियम और मैंगनीज चालकता को सबसे अधिक कम करते हैं।

एल्युमिनियम में जंग रोधी गुण अच्छे होते हैं। हवा के संपर्क में आने पर, यह ऑक्साइड की एक पतली फिल्म से ढकी होती है, जो इसे और विनाश से बचाती है। यांत्रिक विशेषताओं में सुधार करने के लिए, धातु को अन्य तत्वों के साथ मिश्रित किया जाता है।

स्टील और लोहे के संकेतक

तांबे और एल्यूमीनियम की तुलना में लोहे के विशिष्ट प्रतिरोध की दर बहुत अधिक है, हालांकि, उपलब्धता, ताकत और विरूपण के प्रतिरोध के कारण, सामग्री का व्यापक रूप से विद्युत उत्पादन में उपयोग किया जाता है।

यद्यपि लोहे और स्टील, जिनकी प्रतिरोधकता और भी अधिक है, में महत्वपूर्ण कमियां हैं, कंडक्टर सामग्री के निर्माताओं ने उनकी भरपाई करने के तरीके खोजे हैं। विशेष रूप से, स्टील के तार को जस्ता या तांबे के साथ कोटिंग करके कम संक्षारण प्रतिरोध को दूर किया जाता है।

सोडियम के गुण

प्रवाहकीय उद्योग में धातुई सोडियम भी बहुत आशाजनक है। प्रतिरोध के संदर्भ में, यह तांबे से काफी अधिक है, लेकिन इसका घनत्व इससे 9 गुना कम है। यह सामग्री को अल्ट्रालाइट तारों के निर्माण में उपयोग करने की अनुमति देता है।

सोडियम धातु किसी भी प्रकार के विरूपण प्रभावों के लिए बहुत नरम और पूरी तरह से अस्थिर है, जो इसके उपयोग को समस्याग्रस्त बनाता है - इस धातु के तार को बहुत कम लचीलेपन के साथ एक बहुत मजबूत म्यान के साथ कवर किया जाना चाहिए। खोल को सील किया जाना चाहिए, क्योंकि सोडियम सबसे तटस्थ परिस्थितियों में मजबूत रासायनिक गतिविधि प्रदर्शित करता है। यह हवा में तुरंत ऑक्सीकरण करता है और हवा सहित पानी के साथ एक हिंसक प्रतिक्रिया दिखाता है।

सोडियम का उपयोग करने का एक अन्य लाभ इसकी उपलब्धता है। इसे पिघले हुए सोडियम क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में प्राप्त किया जा सकता है, जिसकी दुनिया में असीमित मात्रा है। इस संबंध में अन्य धातुओं में स्पष्ट रूप से गिरावट आ रही है।

किसी विशेष कंडक्टर के संकेतकों की गणना करने के लिए, विशिष्ट संख्या के उत्पाद और तार की लंबाई को उसके क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र से विभाजित करना आवश्यक है। परिणाम ओम में एक प्रतिरोध मान है। उदाहरण के लिए, 5 मिमी² के नाममात्र क्रॉस सेक्शन के साथ 200 मीटर लोहे के तार के प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए, आपको 0.13 को 200 से गुणा करना होगा और परिणाम को 5 से विभाजित करना होगा। उत्तर 5.2 ओम है।

गणना के नियम और विशेषताएं

धातु मीडिया के प्रतिरोध को मापने के लिए माइक्रोओममीटर का उपयोग किया जाता है। आज वे डिजिटल रूप में निर्मित होते हैं, इसलिए उनकी सहायता से लिए गए माप सटीक होते हैं। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि धातुओं में उच्च स्तर की चालकता होती है और इनका प्रतिरोध बेहद कम होता है। उदाहरण के लिए, माप उपकरणों की निचली दहलीज 10 -7 ओम है।

माइक्रोओममीटर की मदद से, आप जल्दी से यह निर्धारित कर सकते हैं कि संपर्क कितना अच्छा है और जनरेटर, इलेक्ट्रिक मोटर्स और ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग के साथ-साथ बसबार क्या प्रतिरोध दिखाते हैं। पिंड में अन्य धातु समावेशन की उपस्थिति की गणना करना संभव है। उदाहरण के लिए, सोने से मढ़वाया टंगस्टन का एक टुकड़ा पूरे सोने के टुकड़े की आधी चालकता को दर्शाता है। उसी तरह, कंडक्टर में आंतरिक दोष और गुहाओं का निर्धारण किया जा सकता है।

प्रतिरोधकता सूत्र इस प्रकार है: ρ \u003d ओम मिमी 2 / मी. शब्दों में, इसे 1 मीटर कंडक्टर के प्रतिरोध के रूप में वर्णित किया जा सकता है 1 मिमी² का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होना। तापमान मानक माना जाता है - 20 डिग्री सेल्सियस।

माप पर तापमान का प्रभाव

कुछ कंडक्टरों को गर्म करने या ठंडा करने से माप उपकरणों के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। एक उदाहरण के रूप में, निम्नलिखित प्रयोग का हवाला दिया जा सकता है: एक सर्पिल घाव तार को बैटरी से जोड़ना और एक एमीटर को सर्किट से जोड़ना आवश्यक है।

कंडक्टर जितना अधिक गर्म होता है, डिवाइस की रीडिंग उतनी ही कम होती जाती है। वर्तमान ताकत प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि गर्म करने के परिणामस्वरूप धातु की चालकता कम हो जाती है। अधिक या कम हद तक, सभी धातुएं इस तरह से व्यवहार करती हैं, लेकिन कुछ मिश्र धातुओं में चालकता में व्यावहारिक रूप से कोई बदलाव नहीं होता है।

विशेष रूप से, तरल कंडक्टर और कुछ ठोस अधातु बढ़ते तापमान के साथ अपने प्रतिरोध को कम कर देते हैं। लेकिन वैज्ञानिकों ने धातुओं की इस क्षमता को अपने फायदे में बदल लिया। कुछ सामग्रियों को गर्म करते समय प्रतिरोध के तापमान गुणांक (α) को जानकर, बाहरी तापमान को निर्धारित करना संभव है। उदाहरण के लिए, अभ्रक के फ्रेम पर रखे प्लेटिनम के तार को भट्टी में रखा जाता है, जिसके बाद प्रतिरोध का मापन किया जाता है। यह कितना बदल गया है, इसके आधार पर भट्ठी में तापमान के बारे में निष्कर्ष निकाला जाता है। इस डिजाइन को प्रतिरोध थर्मामीटर कहा जाता है।

यदि तापमान पर टी 0 कंडक्टर प्रतिरोध है आर 0, और तापमान पर टीबराबरी आर टी, तो प्रतिरोध का तापमान गुणांक के बराबर होता है

इस सूत्र की गणना केवल एक निश्चित तापमान सीमा (लगभग 200 डिग्री सेल्सियस तक) के भीतर की जा सकती है।