जब एक विद्युत परिपथ बंद हो जाता है, जिसके टर्मिनलों पर संभावित अंतर होता है, एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। विद्युत क्षेत्र बलों के प्रभाव में मुक्त इलेक्ट्रॉन चालक के अनुदिश गति करते हैं। उनकी गति में, इलेक्ट्रॉन कंडक्टर के परमाणुओं से टकराते हैं और उन्हें अपनी गतिज ऊर्जा का एक रिजर्व देते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गति की गति लगातार बदल रही है: जब इलेक्ट्रॉन परमाणुओं, अणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, तो यह घट जाता है, फिर एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में बढ़ जाता है और एक नए टकराव के साथ फिर से घट जाता है। नतीजतन, कंडक्टर में एक सेंटीमीटर प्रति सेकंड के कई अंशों की गति से इलेक्ट्रॉनों का एक समान प्रवाह स्थापित होता है। नतीजतन, एक कंडक्टर से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों को हमेशा अपनी तरफ से उनके आंदोलन के प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है। जब विद्युत धारा किसी चालक से होकर गुजरती है, तो वह चालक गर्म हो जाता है।

विद्युतीय प्रतिरोध

कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध, जिसे लैटिन अक्षर . द्वारा दर्शाया गया है आर, किसी पिंड या माध्यम की विद्युत ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने का गुण है जब कोई विद्युत धारा इससे गुजरती है।

आरेखों में, विद्युत प्रतिरोध को चित्र 1 में दर्शाया गया है, ए.

परिवर्ती विद्युत प्रतिरोध, जो परिपथ में धारा को बदलने का कार्य करता है, कहलाता है रिओस्तात. आरेखों में, रिओस्तात को चित्र 1 में दर्शाए अनुसार निर्दिष्ट किया गया है। बी. सामान्य तौर पर, एक रिओस्टेट एक या दूसरे प्रतिरोध के तार से बना होता है, एक इन्सुलेट बेस पर घाव होता है। रिओस्टेट के स्लाइडर या लीवर को एक निश्चित स्थिति में रखा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वांछित प्रतिरोध को सर्किट में पेश किया जाता है।

छोटे क्रॉस-सेक्शन का एक लंबा कंडक्टर करंट के लिए एक उच्च प्रतिरोध बनाता है। बड़े क्रॉस-सेक्शन के शॉर्ट कंडक्टरों में करंट का प्रतिरोध बहुत कम होता है।

यदि हम अलग-अलग सामग्रियों से दो कंडक्टर लेते हैं, लेकिन एक ही लंबाई और सेक्शन के, तो कंडक्टर अलग-अलग तरीकों से करंट का संचालन करेंगे। इससे पता चलता है कि कंडक्टर का प्रतिरोध कंडक्टर की सामग्री पर ही निर्भर करता है।

किसी चालक 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 होता जाता है। केवल कुछ विशेष धातु मिश्र (मैंगनीन, कॉन्स्टेंटन, निकेलिन और अन्य) बढ़ते तापमान के साथ अपने प्रतिरोध को लगभग नहीं बदलते हैं।

तो, हम देखते हैं कि कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध 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 कैपिटल लेटर (ओमेगा) द्वारा दर्शाया जाता है। तो "कंडक्टर का प्रतिरोध 15 ओम" लिखने के बजाय, आप बस लिख सकते हैं: आर= 15Ω.
1000 ओम को 1 . कहते हैं किलोहोम(1kΩ, या 1kΩ),
1,000,000 ओम को 1 . कहा जाता है मेगाहोम(1mgOhm, या 1MΩ)।

विभिन्न सामग्रियों से कंडक्टरों के प्रतिरोध की तुलना करते समय, प्रत्येक नमूने के लिए एक निश्चित लंबाई और खंड लेना आवश्यक है। तब हम यह आंकने में सक्षम होंगे कि कौन सी सामग्री विद्युत प्रवाह को बेहतर या बदतर तरीके से संचालित करती है।

वीडियो 1. कंडक्टर प्रतिरोध

विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध

1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन वाले 1 मीटर लंबे कंडक्टर के ओम में प्रतिरोध को कहा जाता है प्रतिरोधकताऔर ग्रीक अक्षर . द्वारा निरूपित किया जाता है ρ (आरओ)।

तालिका 1 कुछ कंडक्टरों के विशिष्ट प्रतिरोध देती है।

तालिका नंबर एक

विभिन्न कंडक्टरों की प्रतिरोधकता

तालिका से पता चलता है कि 1 मीटर 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 ऐसे तार का 7.7 मीटर लेना होगा। चांदी में सबसे कम प्रतिरोधकता होती है। 1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन के साथ 62.5 मीटर चांदी के तार को लेकर 1 ओम प्रतिरोध प्राप्त किया जा सकता है। चांदी सबसे अच्छा संवाहक है, लेकिन चांदी की कीमत इसके व्यापक उपयोग को रोकती है। तालिका में चांदी के बाद तांबा आता है: 1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन वाले तांबे के तार के 1 मीटर में 0.0175 ओम का प्रतिरोध होता है। 1 ओम का प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए, आपको ऐसे तार का 57 मीटर लेना होगा।

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

कंडक्टर का प्रतिरोध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

कहाँ पे आर- ओम में कंडक्टर प्रतिरोध; ρ - कंडक्टर का विशिष्ट प्रतिरोध; मैंमीटर में कंडक्टर की लंबाई है; एस- मिमी² में कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन।

उदाहरण 1 5 मिमी² के अनुप्रस्थ काट वाले 200 मीटर लोहे के तार का प्रतिरोध ज्ञात कीजिए।

उदाहरण 2 2.5 मिमी² के अनुप्रस्थ काट के साथ 2 किमी एल्यूमीनियम तार के प्रतिरोध की गणना करें।

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

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

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

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

एक कंडक्टर की सामग्री इसकी प्रतिरोधकता की विशेषता है।

प्रतिरोधकता की तालिका के अनुसार, हम पाते हैं कि लेड में ऐसा प्रतिरोध होता है।

ऊपर कहा गया था कि कंडक्टरों का प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है। आइए निम्नलिखित प्रयोग करें। हम कई मीटर पतले धातु के तार को सर्पिल के रूप में हवा देते हैं और इस सर्पिल को बैटरी सर्किट में बदल देते हैं। परिपथ में धारा मापने के लिए एमीटर को चालू करें। बर्नर की लौ में सर्पिल को गर्म करते समय, आप देख सकते हैं कि एमीटर रीडिंग कम हो जाएगी। इससे पता चलता है कि गर्म करने पर धातु के तार का प्रतिरोध बढ़ता है।

कुछ धातुओं के लिए, जब 100 ° गर्म किया जाता है, तो प्रतिरोध 40 - 50% बढ़ जाता है। ऐसे मिश्र धातु हैं जो गर्मी के साथ अपने प्रतिरोध को थोड़ा बदलते हैं। कुछ विशेष मिश्र धातु तापमान के साथ प्रतिरोध को मुश्किल से बदलते हैं। बढ़ते तापमान के साथ धातु कंडक्टरों का प्रतिरोध बढ़ता है, इसके विपरीत इलेक्ट्रोलाइट्स (तरल कंडक्टर), कोयले और कुछ ठोस पदार्थों का प्रतिरोध कम हो जाता है।

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

कंडक्टर के प्रतिरोध में परिवर्तन को गर्म करने पर, प्रारंभिक प्रतिरोध के प्रति 1 ओम और 1 ° तापमान को कहा जाता है प्रतिरोध का तापमान गुणांकऔर अक्षर α द्वारा निरूपित किया जाता है।

यदि तापमान पर टी 0 कंडक्टर प्रतिरोध है आर 0 , और तापमान पर टीबराबरी आर टू, तो प्रतिरोध का तापमान गुणांक

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

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

तालिका 2

कुछ धातुओं के लिए तापमान गुणांक मान

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

आर टू = आर 0 .

उदाहरण 6 200°C तक गर्म किए गए लोहे के तार का प्रतिरोध ज्ञात कीजिए, यदि 0°C पर उसका प्रतिरोध 100 ओम था।

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

उदाहरण 7 15°C तापमान वाले कमरे में प्लेटिनम के तार से बने एक प्रतिरोध थर्मामीटर का प्रतिरोध 20 ओम था। थर्मामीटर को भट्टी में रखा गया और थोड़ी देर बाद उसका प्रतिरोध मापा गया। यह 29.6 ओम के बराबर निकला। ओवन में तापमान निर्धारित करें।

इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी

अब तक, हमने कंडक्टर के प्रतिरोध को एक बाधा के रूप में माना है जो कंडक्टर विद्युत प्रवाह को प्रदान करता है। हालांकि, कंडक्टर के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है। इसलिए, प्रतिरोध (बाधाओं) के अलावा, कंडक्टर में विद्युत प्रवाह, यानी चालकता का संचालन करने की क्षमता भी होती है।

एक कंडक्टर का प्रतिरोध जितना अधिक होता है, उसकी चालकता उतनी ही कम होती है, वह उतना ही खराब विद्युत प्रवाह करता है, और, इसके विपरीत, एक कंडक्टर का प्रतिरोध जितना कम होता है, उसकी चालकता उतनी ही अधिक होती है, वर्तमान के लिए कंडक्टर से गुजरना उतना ही आसान होता है। इसलिए, चालक का प्रतिरोध और चालकता पारस्परिक मात्रा है।

गणित से 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 निरूपित किया जाता है। आर, तो चालकता को 1/ के रूप में परिभाषित किया जाता है आर. चालकता को आमतौर पर जी अक्षर से दर्शाया जाता है।

विद्युत चालकता को (1/ओम) या सीमेंस में मापा जाता है।

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

यदि एक आर= 20 ओम, तब

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

अगर जी \u003d 0.1 (1 / ओम), तो आर= 1 / 0.1 = 10 (ओम)

भौतिकी के अधिकांश नियम प्रयोगों पर आधारित हैं। इन कानूनों के शीर्षकों में प्रयोगकर्ताओं के नाम अमर हैं। उनमें से एक जॉर्ज ओम थे।

जॉर्ज ओम के प्रयोग

उन्होंने धातुओं सहित विभिन्न पदार्थों के साथ बिजली की बातचीत, घनत्व, विद्युत क्षेत्र की ताकत और पदार्थ की संपत्ति के बीच मूलभूत संबंध पर प्रयोगों के दौरान स्थापित किया, जिसे "चालकता" कहा जाता था। इस पैटर्न से संबंधित सूत्र, जिसे "ओम का नियम" कहा जाता है, इस प्रकार है:

जे = ई , जिसमें

• जे- विद्युत प्रवाह घनत्व;
• λ — विशिष्ट चालकता, जिसे "विद्युत चालकता" भी कहा जाता है;
• इ- विद्युत क्षेत्र की ताकत।

कुछ मामलों में, चालकता को दर्शाने के लिए ग्रीक वर्णमाला के एक अन्य अक्षर का उपयोग किया जाता है - σ . विशिष्ट चालकता पदार्थ के कुछ मापदंडों पर निर्भर करती है। इसका मूल्य तापमान, पदार्थ, दबाव, अगर यह एक गैस है, और सबसे महत्वपूर्ण बात, इस पदार्थ की संरचना से प्रभावित होता है। ओम का नियम केवल सजातीय पदार्थों के लिए मनाया जाता है।

अधिक सुविधाजनक गणना के लिए, चालकता के पारस्परिक का उपयोग किया जाता है। इसे "प्रतिरोधकता" कहा जाता था, जो उस पदार्थ के गुणों से भी जुड़ा होता है जिसमें विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, जिसे ग्रीक अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है। ρ और ओम * मी का आयाम है। लेकिन चूंकि विभिन्न भौतिक घटनाओं के लिए अलग-अलग सैद्धांतिक औचित्य लागू होते हैं, प्रतिरोधकता के लिए वैकल्पिक सूत्रों का उपयोग किया जा सकता है। वे धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के साथ-साथ क्वांटम सिद्धांत का प्रतिबिंब हैं।

सूत्रों

इन थकाऊ में, सामान्य पाठकों के लिए, बोल्ट्ज़मैन के स्थिरांक, अवोगाद्रो के स्थिरांक और प्लैंक के स्थिरांक जैसे कारक प्रकट होते हैं। इन स्थिरांकों का उपयोग गणना के लिए किया जाता है जो एक कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों के मुक्त पथ, थर्मल गति के दौरान उनकी गति, आयनीकरण की डिग्री, पदार्थ की एकाग्रता और घनत्व को ध्यान में रखते हैं। एक शब्द में, एक गैर-विशेषज्ञ के लिए सब कुछ काफी कठिन है। निराधार न होने के लिए, आगे आप परिचित हो सकते हैं कि वास्तविकता में सब कुछ कैसा दिखता है:

धातुओं की विशेषताएं

चूँकि इलेक्ट्रॉनों की गति पदार्थ की एकरूपता पर निर्भर करती है, धातु के कंडक्टर में करंट उसकी संरचना के अनुसार बहता है, जो कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों के वितरण को प्रभावित करता है, इसकी असमानता को ध्यान में रखते हुए। यह न केवल अशुद्धता समावेशन की उपस्थिति से, बल्कि शारीरिक दोषों से भी निर्धारित होता है - दरारें, voids, आदि। कंडक्टर की अमानवीयता इसकी प्रतिरोधकता को बढ़ाती है, जो मैथिसेन नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

यह सरल-से-समझने वाला नियम, वास्तव में, कहता है कि एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर में कई अलग-अलग प्रतिरोधकों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। और परिणामी मूल्य उनका योग होगा। धातु के क्रिस्टल जाली की प्रतिरोधकता, अशुद्धियाँ और कंडक्टर दोष शब्द होंगे। चूंकि यह पैरामीटर पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करता है, इसलिए इसकी गणना के लिए संबंधित नियमितताएं निर्धारित की जाती हैं, जिसमें मिश्रित पदार्थ भी शामिल हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि मिश्र धातु भी धातु हैं, उन्हें एक अराजक संरचना के समाधान के रूप में माना जाता है, और प्रतिरोधकता की गणना के लिए यह मायने रखता है कि मिश्र धातु की संरचना में कौन सी धातुएं शामिल हैं। मूल रूप से, दो-घटक मिश्र धातुओं में से अधिकांश जो संक्रमण से संबंधित नहीं हैं और दुर्लभ पृथ्वी धातुएं नोदहाइम के नियम के विवरण के अंतर्गत आती हैं।

एक अलग विषय के रूप में, धातु की पतली फिल्मों की प्रतिरोधकता पर विचार किया जाता है। तथ्य यह है कि इसका मूल्य एक ही धातु से बने बल्क कंडक्टर की तुलना में अधिक होना चाहिए, यह मानने के लिए काफी तार्किक है। लेकिन साथ ही, फिल्म के लिए एक विशेष फुच्स अनुभवजन्य सूत्र पेश किया गया है, जो प्रतिरोधकता और फिल्म मोटाई की अन्योन्याश्रयता का वर्णन करता है। यह पता चला है कि फिल्मों में, धातु अर्धचालक के गुणों को प्रदर्शित करती है।

और चार्ज ट्रांसफर की प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों से प्रभावित होती है जो फिल्म की मोटाई की दिशा में आगे बढ़ते हैं और "अनुदैर्ध्य" चार्ज के आंदोलन में हस्तक्षेप करते हैं। उसी समय, वे फिल्म कंडक्टर की सतह से परावर्तित होते हैं, और इस प्रकार एक इलेक्ट्रॉन अपनी दो सतहों के बीच पर्याप्त रूप से लंबे समय तक दोलन करता है। प्रतिरोधकता बढ़ाने का एक अन्य महत्वपूर्ण कारक कंडक्टर का तापमान है। तापमान जितना अधिक होगा, प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। इसके विपरीत, तापमान जितना कम होगा, प्रतिरोध उतना ही कम होगा।

धातु तथाकथित "कमरे" तापमान पर सबसे कम प्रतिरोधकता वाले पदार्थ हैं। एकमात्र गैर-धातु जो कंडक्टर के रूप में इसके उपयोग को सही ठहराती है, कार्बन है। ग्रेफाइट, जो इसकी किस्मों में से एक है, व्यापक रूप से स्लाइडिंग संपर्क बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें प्रतिरोधकता और फिसलने वाले घर्षण के गुणांक जैसे गुणों का एक बहुत ही सफल संयोजन है। इसलिए, ग्रेफाइट मोटर ब्रश और अन्य स्लाइडिंग संपर्कों के लिए एक अनिवार्य सामग्री है। औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य पदार्थों के प्रतिरोधकता मूल्य नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए हैं।

अतिचालकता

गैसों के द्रवीकरण के अनुरूप तापमान पर, यानी तरल हीलियम के तापमान तक, जो -273 डिग्री सेल्सियस के बराबर होता है, प्रतिरोधकता लगभग पूरी तरह से गायब हो जाती है। और न केवल अच्छे धातु कंडक्टर जैसे चांदी, तांबा और एल्यूमीनियम। लगभग सभी धातुएँ। ऐसी स्थितियों के तहत, जिन्हें अतिचालकता कहा जाता है, धातु संरचना का विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत आवेशों की गति पर कोई निरोधात्मक प्रभाव नहीं होता है। इसलिए, पारा और अधिकांश धातुएं अतिचालक बन जाती हैं।

लेकिन, जैसा कि यह निकला, अपेक्षाकृत हाल ही में 20 वीं शताब्दी के 80 के दशक में, सिरेमिक की कुछ किस्में सुपरकंडक्टिविटी में भी सक्षम हैं। और इसके लिए आपको लिक्विड हीलियम का इस्तेमाल करने की जरूरत नहीं है। ऐसी सामग्री को उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स कहा जाता है। हालांकि, कई दशक पहले ही बीत चुके हैं, और उच्च तापमान वाले कंडक्टरों की सीमा में काफी विस्तार हुआ है। लेकिन ऐसे उच्च तापमान वाले अतिचालक तत्वों का बड़े पैमाने पर उपयोग नहीं देखा जाता है। कुछ देशों में, उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के साथ पारंपरिक तांबे के कंडक्टरों के प्रतिस्थापन के साथ एकल स्थापना की गई है। उच्च तापमान अतिचालकता के सामान्य मोड को बनाए रखने के लिए, तरल नाइट्रोजन आवश्यक है। और यह एक तकनीकी समाधान बहुत महंगा साबित होता है।

इसलिए, तांबे और एल्यूमीनियम पर प्रकृति द्वारा दी गई प्रतिरोधकता का कम मूल्य, अभी भी उन्हें विद्युत प्रवाह के विभिन्न कंडक्टरों के निर्माण के लिए अपरिहार्य सामग्री बनाता है।

कई लोगों ने ओम के नियम के बारे में सुना है, लेकिन हर कोई नहीं जानता कि यह क्या है। अध्ययन भौतिकी में एक स्कूल पाठ्यक्रम के साथ शुरू होता है। भौतिक संकाय और विद्युतगतिकी पर अधिक विस्तार से विचार करें। यह ज्ञान एक साधारण आम आदमी के लिए उपयोगी होने की संभावना नहीं है, लेकिन यह सामान्य विकास के लिए और किसी के लिए भविष्य के पेशे के लिए आवश्यक है। दूसरी ओर, बिजली, इसकी संरचना, घर पर सुविधाओं के बारे में बुनियादी ज्ञान आपको परेशानी के खिलाफ चेतावनी देने में मदद करेगा। कोई आश्चर्य नहीं कि ओम के नियम को विद्युत का मूल नियम कहा जाता है। ओवरवॉल्टेज को रोकने के लिए होम मास्टर को बिजली के क्षेत्र में ज्ञान की आवश्यकता होती है, जिससे लोड और आग में वृद्धि हो सकती है।

विद्युत प्रतिरोध की अवधारणा

एक विद्युत परिपथ की मूल भौतिक मात्राओं के बीच संबंध - प्रतिरोध, वोल्टेज, वर्तमान शक्ति की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज साइमन ओम ने की थी।

एक कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध एक ऐसा मान है जो विद्युत प्रवाह के प्रतिरोध को दर्शाता है।दूसरे शब्दों में, कंडक्टर पर विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों का हिस्सा क्रिस्टल जाली में अपना स्थान छोड़ देता है और कंडक्टर के सकारात्मक ध्रुव में चला जाता है। कुछ इलेक्ट्रॉन जाली में रहते हैं, नाभिक के परमाणु के चारों ओर घूमते रहते हैं। ये इलेक्ट्रॉन और परमाणु एक विद्युत प्रतिरोध बनाते हैं जो मुक्त कणों की गति को रोकता है।

उपरोक्त प्रक्रिया सभी धातुओं पर लागू होती है, लेकिन उनमें प्रतिरोध अलग-अलग तरीकों से होता है। यह आकार, आकार, सामग्री में अंतर के कारण होता है जिसमें कंडक्टर होता है। तदनुसार, क्रिस्टल जाली के आयामों में विभिन्न सामग्रियों के लिए एक असमान आकार होता है, इसलिए, उनके माध्यम से विद्युत प्रवाह की गति के लिए विद्युत प्रतिरोध समान नहीं होता है।

इस अवधारणा से किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता की परिभाषा इस प्रकार है, जो प्रत्येक धातु के लिए अलग से एक अलग संकेतक है। विद्युत प्रतिरोधकता (ईआर) एक भौतिक मात्रा है जिसे ग्रीक अक्षर द्वारा दर्शाया गया है और इसके माध्यम से बिजली के पारित होने को रोकने के लिए धातु की क्षमता की विशेषता है।

कॉपर कंडक्टरों के लिए मुख्य सामग्री है

किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता की गणना सूत्र द्वारा की जाती है, जहां महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक है। तालिका में 0 से 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में तीन ज्ञात धातुओं के प्रतिरोधकता मान शामिल हैं।

यदि हम लोहे के प्रतिरोधकता सूचकांक को 0.1 ओम के बराबर उपलब्ध सामग्रियों में से एक के रूप में लेते हैं, तो 1 ओम के लिए 10 मीटर की आवश्यकता होगी। चांदी में सबसे कम विद्युत प्रतिरोध होता है, इसके 1 ओम के संकेतक के लिए, 66.7 मीटर निकलेगा। एक महत्वपूर्ण अंतर, लेकिन चांदी एक महंगी धातु है जिसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। प्रदर्शन के मामले में अगला तांबा है, जहां 1 ओम को 57.14 मीटर की आवश्यकता होती है। इसकी उपलब्धता के कारण, चांदी की तुलना में लागत, तांबा विद्युत नेटवर्क में उपयोग के लिए सबसे लोकप्रिय सामग्रियों में से एक है। तांबे के तार की कम प्रतिरोधकता या तांबे के तार का प्रतिरोध विज्ञान, प्रौद्योगिकी की कई शाखाओं के साथ-साथ औद्योगिक और घरेलू उद्देश्यों में तांबे के कंडक्टर का उपयोग करना संभव बनाता है।

प्रतिरोधकता मूल्य

प्रतिरोधकता मान स्थिर नहीं है, यह निम्नलिखित कारकों के आधार पर बदलता है:

• आकार। कंडक्टर का व्यास जितना बड़ा होता है, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन अपने आप से गुजरते हैं। इसलिए, इसका आकार जितना छोटा होगा, प्रतिरोधकता उतनी ही अधिक होगी।
• लंबाई। इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से गुजरते हैं, इसलिए तार जितना लंबा होगा, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉनों को उनके माध्यम से यात्रा करनी होगी। गणना करते समय, तार की लंबाई, आकार को ध्यान में रखना आवश्यक है, क्योंकि तार जितना लंबा, पतला होगा, उसकी प्रतिरोधकता उतनी ही अधिक होगी और इसके विपरीत। उपयोग किए गए उपकरणों के भार की गणना करने में विफलता के कारण तार और आग अधिक गर्म हो सकती है।
• तापमान। यह ज्ञात है कि विभिन्न तरीकों से पदार्थों के व्यवहार पर तापमान शासन का बहुत महत्व है। धातु, और कुछ नहीं की तरह, विभिन्न तापमानों पर अपने गुणों को बदलता है। तांबे की प्रतिरोधकता सीधे तांबे के प्रतिरोध के तापमान गुणांक पर निर्भर करती है और गर्म होने पर बढ़ जाती है।
• जंग। जंग के गठन से भार में काफी वृद्धि होती है। यह पर्यावरणीय प्रभावों, नमी के प्रवेश, नमक, गंदगी, आदि अभिव्यक्तियों के कारण होता है। सभी कनेक्शनों, टर्मिनलों, ट्विस्ट को अलग करने और उनकी सुरक्षा करने, बाहरी उपकरणों के लिए सुरक्षा स्थापित करने, क्षतिग्रस्त तारों, असेंबली, असेंबली को समय पर बदलने की सिफारिश की जाती है।

प्रतिरोध गणना

विभिन्न उद्देश्यों और उपयोगों के लिए वस्तुओं को डिजाइन करते समय गणना की जाती है, क्योंकि प्रत्येक का जीवन समर्थन बिजली से आता है। प्रकाश जुड़नार से लेकर तकनीकी रूप से जटिल उपकरणों तक, सब कुछ ध्यान में रखा जाता है। घर पर, गणना करना भी उपयोगी होगा, खासकर अगर तारों को बदलने की योजना है। निजी आवास निर्माण के लिए, भार की गणना करना आवश्यक है, अन्यथा विद्युत तारों की "हस्तशिल्प" विधानसभा में आग लग सकती है।

गणना का उद्देश्य उपयोग किए गए सभी उपकरणों के कंडक्टरों के कुल प्रतिरोध को उनके तकनीकी मापदंडों को ध्यान में रखते हुए निर्धारित करना है। इसकी गणना सूत्र R=p*l/S द्वारा की जाती है, जहां:

आर परिकलित परिणाम है;

p तालिका से प्रतिरोधकता सूचकांक है;

l तार (कंडक्टर) की लंबाई है;

S खंड का व्यास है।

इकाइयों

भौतिक मात्राओं (SI) की इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में, विद्युत प्रतिरोध को ओम (ओम) में मापा जाता है। एसआई प्रणाली के अनुसार प्रतिरोधकता के मापन की इकाई किसी पदार्थ की ऐसी प्रतिरोधकता के बराबर होती है जिस पर 1 वर्ग मीटर के क्रॉस सेक्शन के साथ 1 मीटर लंबी एक सामग्री से बना एक कंडक्टर। मी. का प्रतिरोध 1 ओम है। विभिन्न धातुओं के संबंध में 1 ओम/मी का उपयोग स्पष्ट रूप से तालिका में दिखाया गया है।

प्रतिरोधकता का महत्व

प्रतिरोधकता और चालकता के बीच संबंध को पारस्परिक के रूप में देखा जा सकता है। एक कंडक्टर का सूचकांक जितना अधिक होगा, दूसरे का सूचकांक उतना ही कम होगा और इसके विपरीत। इसलिए, विद्युत चालकता की गणना करते समय, गणना 1 / r का उपयोग किया जाता है, क्योंकि X से पारस्परिक संख्या 1 / X है और इसके विपरीत। विशिष्ट संकेतक को जी अक्षर से दर्शाया जाता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे के लाभ

कम प्रतिरोधकता (चांदी के बाद) एक लाभ के रूप में, तांबा सीमित नहीं है। इसकी विशेषताओं में अद्वितीय गुण हैं, अर्थात् प्लास्टिसिटी, उच्च लचीलापन। इन गुणों के लिए धन्यवाद, विद्युत उपकरणों, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, विद्युत उद्योग और मोटर वाहन उद्योग में उपयोग किए जाने वाले केबलों के उत्पादन के लिए उच्च शुद्धता वाले इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे का उत्पादन किया जाता है।

तापमान पर प्रतिरोध सूचकांक की निर्भरता

तापमान गुणांक एक ऐसा मान है जो तापमान में परिवर्तन के परिणामस्वरूप सर्किट के एक हिस्से के वोल्टेज में परिवर्तन और धातु की प्रतिरोधकता के बराबर होता है। क्रिस्टल जाली के ऊष्मीय कंपन के कारण अधिकांश धातुएं बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोधकता बढ़ाती हैं। तांबे के प्रतिरोध का तापमान गुणांक तांबे के तार के विशिष्ट प्रतिरोध को प्रभावित करता है और 0 से 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 4.1 10−3(1/केल्विन) होता है। चांदी के लिए, समान परिस्थितियों में इस सूचक का मान 3.8 और लोहे के लिए 6.0 है। यह एक बार फिर तांबे को कंडक्टर के रूप में उपयोग करने की प्रभावशीलता को साबित करता है।

विद्युत प्रवाह को संचालित करने में सक्षम पदार्थ और सामग्री को कंडक्टर कहा जाता है। बाकी को डाइलेक्ट्रिक्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है। लेकिन कोई शुद्ध डाइलेक्ट्रिक्स नहीं हैं, वे सभी वर्तमान भी संचालित करते हैं, लेकिन इसका मूल्य बहुत छोटा है।

लेकिन कंडक्टर अलग तरह से करंट का संचालन करते हैं। जॉर्ज ओम के सूत्र के अनुसार, एक कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली धारा उस पर लागू वोल्टेज के परिमाण के लिए 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 के मापन की इकाई का नाम ओम रखा गया। लेकिन यह पता चला कि विभिन्न सामग्रियों से बने कंडक्टर और एक ही ज्यामितीय आयाम वाले अलग-अलग विद्युत प्रतिरोध होते हैं। ज्ञात लंबाई और क्रॉस सेक्शन के कंडक्टर के प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए, प्रतिरोधकता की अवधारणा पेश की गई - एक गुणांक जो सामग्री पर निर्भर करता है।

नतीजतन, 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। शुद्ध पानी ढांकता हुआ होने के कारण बिजली का संचालन नहीं करता है। लेकिन प्रकृति में आसुत जल नहीं होता है, इसमें हमेशा लवण, बैक्टीरिया और अन्य अशुद्धियाँ होती हैं। यह कॉकटेल विशिष्ट प्रतिरोध के साथ विद्युत प्रवाह का संवाहक है।

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

प्रतिरोधकता बनाम तापमान

सामग्री के विशिष्ट प्रतिरोध कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान के लिए संदर्भ पुस्तकों में दिए गए हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सामग्री का प्रतिरोध बढ़ता है। ऐसा क्यों हो रहा है?

सामग्री के अंदर विद्युत प्रवाह का संचालन किया जाता है मुक्त इलेक्ट्रॉन. एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, वे अपने परमाणुओं से अलग हो जाते हैं और उनके बीच इस क्षेत्र द्वारा दी गई दिशा में आगे बढ़ते हैं। किसी पदार्थ के परमाणु एक क्रिस्टल जाली बनाते हैं, जिसके नोड्स के बीच इलेक्ट्रॉनों की एक धारा चलती है, जिसे "इलेक्ट्रॉन गैस" भी कहा जाता है। तापमान की क्रिया के तहत, जाली नोड्स (परमाणु) दोलन करते हैं। इलेक्ट्रॉन स्वयं भी एक सीधी रेखा में नहीं, बल्कि एक जटिल पथ पर चलते हैं। इसी समय, वे अक्सर गति के प्रक्षेपवक्र को बदलते हुए, परमाणुओं से टकराते हैं। कुछ क्षणों में, इलेक्ट्रॉन विद्युत प्रवाह की दिशा के विपरीत दिशा में आगे बढ़ सकते हैं।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, परमाणु कंपन का आयाम बढ़ता है। उनके साथ इलेक्ट्रॉनों की टक्कर अधिक बार होती है, इलेक्ट्रॉन प्रवाह की गति धीमी हो जाती है। शारीरिक रूप से, यह प्रतिरोधकता में वृद्धि में व्यक्त किया जाता है।

तापमान पर प्रतिरोधकता की निर्भरता का उपयोग करने का एक उदाहरण एक गरमागरम दीपक का संचालन है। टंगस्टन फिलामेंट, जिससे फिलामेंट बनाया जाता है, स्विचिंग के समय कम प्रतिरोधकता रखता है। स्विच ऑन करने के समय करंट का उछाल इसे जल्दी से गर्म कर देता है, प्रतिरोधकता बढ़ जाती है, और करंट कम हो जाता है, नाममात्र का हो जाता है।

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

प्रतिरोध का तापमान गुणांक

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

तापमान पर किसी सामग्री के प्रतिरोध की निर्भरता को मात्रात्मक रूप से निर्धारित करने के लिए, अवधारणा पेश की जाती है प्रतिरोध का तापमान गुणांक (TCR). यह दर्शाता है कि तापमान में 1°C परिवर्तन करने पर किसी पदार्थ का प्रतिरोध कितना बदल जाता है।

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

लेकिन उच्च TCR वाली सामग्री के गुणों का भी उपयोग किया जाता है। कुछ तापमान सेंसर का संचालन उस सामग्री के प्रतिरोध में बदलाव 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 वाले वर्तमान को मापने की आवश्यकता है। वर्तमान को मापने वाले उपकरण के पैमाने को कैलिब्रेट करके, एक संदर्भ थर्मामीटर के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉनिक तापमान मीटर प्राप्त किया जाता है। इस सिद्धांत का उपयोग न केवल माप के लिए किया जाता है, बल्कि सेंसर को गर्म करने के लिए भी किया जाता है। असामान्य ऑपरेटिंग मोड की स्थिति में डिवाइस को डिस्कनेक्ट करना, जिससे ट्रांसफॉर्मर या पावर सेमीकंडक्टर तत्वों की वाइंडिंग अधिक गर्म हो जाती है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और ऐसे तत्वों में उपयोग किया जाता है जो अपने प्रतिरोध को परिवेश के तापमान से नहीं, बल्कि उनके माध्यम से वर्तमान से बदलते हैं - thermistors. उनके उपयोग का एक उदाहरण टीवी और मॉनिटर के कैथोड रे ट्यूबों को कम करने के लिए सिस्टम है। जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो रोकनेवाला का प्रतिरोध न्यूनतम होता है, इसके माध्यम से करंट विमुद्रीकरण कॉइल में गुजरता है। लेकिन वही करंट थर्मिस्टर सामग्री को गर्म करता है। इसका प्रतिरोध बढ़ता है, कॉइल में करंट और वोल्टेज कम होता है। और इसलिए - इसके पूरी तरह से गायब होने तक। नतीजतन, एक सुचारू रूप से घटते आयाम के साथ एक साइनसॉइडल वोल्टेज कॉइल पर लागू होता है, जिससे उसके स्थान में समान चुंबकीय क्षेत्र बनता है। इसका परिणाम यह होता है कि जब तक ट्यूब का फिलामेंट गर्म होता है, तब तक यह पहले से ही विचुंबकीय हो चुका होता है। और नियंत्रण सर्किट तब तक बंद अवस्था में रहता है जब तक कि डिवाइस बंद न हो जाए। तब थर्मिस्टर्स शांत हो जाएंगे और फिर से काम करने के लिए तैयार होंगे।

अतिचालकता की घटना

क्या होता है यदि सामग्री का तापमान कम हो जाता है? प्रतिरोधक क्षमता कम होगी। तापमान में कमी की एक सीमा होती है, जिसे कहा जाता है परम शून्य. ये है - 273°С. इससे नीचे तापमान सीमा नहीं होती है। इस मान पर किसी भी चालक की प्रतिरोधकता शून्य होती है।

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

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

गणना में प्रतिरोधकता मूल्यों का उपयोग करने के उदाहरण

हम पहले ही हीटिंग तत्व के निर्माण के लिए नाइक्रोम तार की लंबाई की गणना के सिद्धांतों से परिचित हो चुके हैं। लेकिन ऐसी अन्य स्थितियां भी हैं जब सामग्री की प्रतिरोधकता के ज्ञान की आवश्यकता होती है।

गणना के लिए ग्राउंडिंग डिवाइस सर्किटविशिष्ट मिट्टी के अनुरूप गुणांक का उपयोग किया जाता है। यदि ग्राउंड लूप के स्थान पर मिट्टी का प्रकार अज्ञात है, तो सही गणना के लिए, इसकी प्रतिरोधकता को प्रारंभिक रूप से मापा जाता है। तो गणना के परिणाम अधिक सटीक होते हैं, जो निर्माण के दौरान सर्किट मापदंडों के समायोजन को समाप्त करता है: इलेक्ट्रोड की संख्या को जोड़ना, जिससे ग्राउंडिंग डिवाइस के ज्यामितीय आयामों में वृद्धि होती है।

उन सामग्रियों का विशिष्ट प्रतिरोध जिनसे केबल लाइनें और बसबार बनाए जाते हैं, उनके सक्रिय प्रतिरोध की गणना के लिए उपयोग किया जाता है। भविष्य में, इसके साथ रेटेड लोड करंट पर लाइन के अंत में वोल्टेज मान की गणना की जाती है. यदि इसका मान अपर्याप्त हो जाता है, तो कंडक्टरों के क्रॉस-सेक्शन को पहले से बढ़ा दिया जाता है।

विद्युत प्रतिरोध और चालकता की अवधारणा

कोई भी पिंड जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, उसका एक निश्चित प्रतिरोध होता है। किसी चालक पदार्थ का वह गुण जो उसमें से विद्युत धारा को प्रवाहित होने से रोकता है, विद्युत प्रतिरोध कहलाता है।

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत इस तरह से धातु कंडक्टरों के विद्युत प्रतिरोध का सार बताता है। एक चालक के साथ चलते समय, मुक्त इलेक्ट्रॉन अपने रास्ते में अनगिनत बार परमाणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों का सामना करते हैं और उनके साथ बातचीत करते हुए, अनिवार्य रूप से अपनी ऊर्जा का हिस्सा खो देते हैं। इलेक्ट्रॉनों का अनुभव, जैसा कि यह था, उनके आंदोलन के प्रतिरोध। अलग-अलग परमाणु संरचना वाले विभिन्न धातु कंडक्टरों में विद्युत प्रवाह के लिए अलग-अलग प्रतिरोध होते हैं।

ठीक वही विद्युत प्रवाह के पारित होने के लिए तरल कंडक्टरों और गैसों के प्रतिरोध की व्याख्या करता है। हालांकि, किसी को यह नहीं भूलना चाहिए कि इन पदार्थों में, इलेक्ट्रॉन नहीं, बल्कि अणुओं के आवेशित कण उनके आंदोलन के दौरान प्रतिरोध का सामना करते हैं।

प्रतिरोध को लैटिन अक्षर R या r द्वारा दर्शाया गया है।

ओम को विद्युत प्रतिरोध की इकाई के रूप में लिया जाता है।

ओम 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 1 मिमी 2 के क्रॉस सेक्शन के साथ 106.3 सेमी ऊंचे पारा स्तंभ का प्रतिरोध है।

यदि, उदाहरण के लिए, कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध 4 ओम है, तो इसे निम्नानुसार लिखा जाता है: आर \u003d 4 ओम या आर \u003d 4 ओम।

बड़े मान के प्रतिरोध को मापने के लिए megohm नामक इकाई को अपनाया जाता है।

एक मेग एक मिलियन ओम के बराबर होता है।

कंडक्टर का प्रतिरोध जितना अधिक होता है, वह उतना ही खराब विद्युत प्रवाह करता है, और, इसके विपरीत, कंडक्टर का प्रतिरोध जितना कम होता है, विद्युत प्रवाह के लिए इस कंडक्टर से गुजरना उतना ही आसान होता है।

इसलिए, कंडक्टर (इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने के संदर्भ में) को चिह्नित करने के लिए, कोई न केवल इसके प्रतिरोध पर विचार कर सकता है, बल्कि प्रतिरोध का पारस्परिक भी हो सकता है और इसे चालकता कहा जाता है।

इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटीकिसी पदार्थ की अपने द्वारा विद्युत धारा प्रवाहित करने की क्षमता कहलाती है।

चूंकि चालकता प्रतिरोध का पारस्परिक है, इसे 1 / आर के रूप में व्यक्त किया जाता है, चालकता को लैटिन अक्षर जी द्वारा दर्शाया जाता है।

विद्युत प्रतिरोध के मूल्य पर कंडक्टर सामग्री, उसके आयाम और परिवेश के तापमान का प्रभाव

विभिन्न कंडक्टरों का प्रतिरोध उस सामग्री पर निर्भर करता है जिससे वे बने होते हैं। विभिन्न सामग्रियों के विद्युत प्रतिरोध को चिह्नित करने के लिए, तथाकथित प्रतिरोधकता की अवधारणा पेश की गई है।

प्रतिरोधकता 1 मीटर की लंबाई और 1 मिमी 2 के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाले कंडक्टर का प्रतिरोध है। प्रतिरोधकता को ग्रीक अक्षर p से निरूपित किया जाता है। प्रत्येक सामग्री जिससे कंडक्टर बनाया जाता है, उसकी अपनी प्रतिरोधकता होती है।

उदाहरण के लिए, तांबे की प्रतिरोधकता 0.017 है, अर्थात तांबे के कंडक्टर 1 मीटर लंबे और क्रॉस सेक्शन में 1 मिमी 2 का प्रतिरोध 0.017 ओम है। एल्यूमीनियम की प्रतिरोधकता 0.03 है, लोहे की प्रतिरोधकता 0.12 है, स्थिरांक की प्रतिरोधकता 0.48 है, निक्रोम की प्रतिरोधकता 1-1.1 है।

किसी चालक का प्रतिरोध उसकी लंबाई के समानुपाती होता है, अर्थात चालक जितना लंबा होता है, उसका विद्युत प्रतिरोध उतना ही अधिक होता है।

एक कंडक्टर का प्रतिरोध उसके क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है, अर्थात कंडक्टर जितना मोटा होता है, उसका प्रतिरोध उतना ही कम होता है, और इसके विपरीत, कंडक्टर जितना पतला होता है, उसका प्रतिरोध उतना ही अधिक होता है।

इस संबंध को बेहतर ढंग से समझने के लिए, संचार करने वाले जहाजों के दो जोड़े की कल्पना करें, एक जोड़ी जहाजों में पतली कनेक्टिंग ट्यूब होती है और दूसरी में मोटी होती है। यह स्पष्ट है कि जब एक बर्तन (प्रत्येक जोड़ी) पानी से भर जाता है, तो एक मोटी ट्यूब के माध्यम से दूसरे बर्तन में इसका संक्रमण एक पतली ट्यूब की तुलना में बहुत तेजी से होगा, यानी, एक मोटी ट्यूब के प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध प्रदान करेगी। पानी। उसी तरह, एक मोटे कंडक्टर के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह को पतले से गुजरना आसान होता है, अर्थात पहला उसे दूसरे की तुलना में कम प्रतिरोध प्रदान करता है।

एक कंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध उस सामग्री के विशिष्ट प्रतिरोध के बराबर होता है जिससे यह कंडक्टर बनाया जाता है, कंडक्टर की लंबाई से गुणा किया जाता है और कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के क्षेत्र से विभाजित होता है:

आर = आर एल / एस,

कहाँ - आर - कंडक्टर प्रतिरोध, ओम, एल - कंडक्टर की लंबाई मीटर में, एस - कंडक्टर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, मिमी 2।

एक गोल कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रसूत्र द्वारा गणना:

एस = डी 2 / 4

जहां - निरंतर मूल्य 3.14 के बराबर; d कंडक्टर का व्यास है।

और इसलिए कंडक्टर की लंबाई निर्धारित की जाती है:

एल = एस आर / पी ,

यह सूत्र कंडक्टर की लंबाई, उसके क्रॉस सेक्शन और प्रतिरोधकता को निर्धारित करना संभव बनाता है, यदि सूत्र में शामिल अन्य मात्राएं ज्ञात हों।

यदि कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को निर्धारित करना आवश्यक है, तो सूत्र निम्न रूप में कम हो जाता है:

एस = आर एल / आर

उसी सूत्र को बदलने और p के संबंध में समानता को हल करने पर, हम कंडक्टर की प्रतिरोधकता पाते हैं:

आर = आर एस / एल

अंतिम सूत्र का उपयोग उन मामलों में किया जाना चाहिए जहां कंडक्टर के प्रतिरोध और आयाम ज्ञात हैं, और इसकी सामग्री अज्ञात है और, इसके अलावा, उपस्थिति से निर्धारित करना मुश्किल है। ऐसा करने के लिए, कंडक्टर की प्रतिरोधकता निर्धारित करना आवश्यक है और तालिका का उपयोग करके ऐसी सामग्री ढूंढें जिसमें ऐसी प्रतिरोधकता हो।

कंडक्टरों के प्रतिरोध को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारण तापमान है।

यह स्थापित किया गया है कि बढ़ते तापमान के साथ, धातु के कंडक्टरों का प्रतिरोध बढ़ता है, और घटने के साथ घटता है। शुद्ध धातु कंडक्टरों के लिए प्रतिरोध में यह वृद्धि या कमी लगभग समान है और औसत 0.4% प्रति 1 डिग्री सेल्सियस है। बढ़ते तापमान के साथ तरल कंडक्टर और कोयले का प्रतिरोध कम हो जाता है।

बढ़ते तापमान के साथ धातु के कंडक्टरों के प्रतिरोध में वृद्धि के लिए पदार्थ की संरचना का इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत निम्नलिखित स्पष्टीकरण देता है। गर्म होने पर, कंडक्टर को तापीय ऊर्जा प्राप्त होती है, जो अनिवार्य रूप से पदार्थ के सभी परमाणुओं में स्थानांतरित हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप उनके आंदोलन की तीव्रता बढ़ जाती है। परमाणुओं की बढ़ी हुई गति मुक्त इलेक्ट्रॉनों की निर्देशित गति के लिए अधिक प्रतिरोध पैदा करती है, यही कारण है कि कंडक्टर का प्रतिरोध बढ़ जाता है। तापमान में कमी के साथ, इलेक्ट्रॉनों की निर्देशित गति के लिए बेहतर स्थितियां बनती हैं, और कंडक्टर का प्रतिरोध कम हो जाता है। यह एक दिलचस्प घटना की व्याख्या करता है - धातुओं की अतिचालकता.

अतिचालकता, यानी, धातुओं के प्रतिरोध में शून्य की कमी, एक विशाल नकारात्मक तापमान पर होती है - 273 डिग्री सेल्सियस, जिसे पूर्ण शून्य कहा जाता है। निरपेक्ष शून्य के तापमान पर, धातु के परमाणु इलेक्ट्रॉनों की गति को बिल्कुल भी बाधित किए बिना, जगह-जगह जमने लगते हैं।