Khi một hiệu điện thế được áp dụng trên một vật liệu, các điện tử trong vật liệu bắt đầu chuyển từ điện cực âm sang điện cực dương, tạo ra dòng điện trong vật liệu. Nhưng trong quá trình chuyển động này của các electron, chúng trải qua nhiều va chạm khác nhau với các electron khác trên đường đi của chúng. Những va chạm này gây ra một số đối lập với dòng electron. Hiện tượng này được gọi là Lực cản đối với vật liệu. Tính chất điện trở suất của vật liệu có lợi trong mạch điện. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị điện trở của vật liệu. Giá trị của điện trở cụ thể của vật liệu cho chúng ta một ý tưởng về công suất điện trở của một vật liệu cụ thể.
Điện trở suất là gì?
Vật liệu được phân chia dựa trên tính chất dẫn điện của chúng như chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất cách điện. Điện trở suất của vật liệu được định nghĩa là điện trở của vật liệu trên một đơn vị chiều dài và trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang ở nhiệt độ xác định.
Khi một sự khác biệt tiềm năng được áp dụng trên một chất, đặc tính điện trở của chất đó sẽ chống lại dòng điện chạy qua nó. Tính chất này của chất thay đổi theo nhiệt độ và cũng phụ thuộc vào loại vật liệu mà chất được tạo thành. nó đo điện trở của chất.
Công thức cho điện trở suất
Công thức cho điều này được suy ra từ các định luật về điện trở. Có bốn định luật về điện trở của một chất.
Điện trở suất-Phương trình
Luật đầu tiên
Nó nói rằng Sức cản của một chất R tỉ lệ thuận với chiều dài L. tức là R ∝ L. Như vậy khi chiều dài của chất đó tăng lên gấp đôi. sức đề kháng của nó cũng tăng gấp đôi.
Luật thứ hai
Theo luật này, Sức cản R của một chất tỉ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang của nó A. tức là R ∝ 1 / A. Do đó, bằng cách tăng gấp đôi diện tích mặt cắt ngang của một chất, giá trị điện trở của nó giảm đi một nửa.
Luật thứ ba
Luật này tuyên bố rằng Sức cản của vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ.
Luật thứ tư
Theo luật này, Sức cản giá trị của hai dây được tạo thành từ các vật liệu khác nhau là khác nhau mặc dù chúng giống nhau về chiều dài và diện tích mặt cắt ngang.
Từ tất cả các định luật này, giá trị điện trở của một dây dẫn có chiều dài L và diện tích mặt cắt ngang A có thể được suy ra là
R ∝ L / A
R = ρL / A
Ở đây, ρ là đồng hiệu suất điện trở được gọi là Điện trở suất của điện trở riêng.
Do đó, điện trở suất của vật liệu được cho là
ρ = RA / L
Đơn vị S.I của nó là Ohm-Meter. Nó được ký hiệu bằng ký hiệu ‘ρ’.
Phân loại điện trở suất cho chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất cách điện
Vật liệu này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Trong vật dẫn khi nhiệt độ tăng thì tốc độ của các êlectron chuyển động trong vật liệu cũng tăng lên. Điều này dẫn đến rất nhiều va chạm. Điều này dẫn đến giảm thời gian va chạm trung bình của các electron. Chất này tỉ lệ nghịch với thời gian va chạm trung bình của các êlectron. Do đó, với sự giảm thời gian trung bình của va chạm, giá trị điện trở suất của vật dẫn tăng lên.
Trong các chất bán dẫn khi nhiệt độ tăng lên xảy ra sự phá vỡ nhiều liên kết cộng hóa trị. Điều này làm tăng số lượng hạt tải điện tự do trong chất. Với sự gia tăng các hạt tải điện này, độ dẫn điện của chất tăng lên do đó làm giảm điện trở suất của vật liệu bán dẫn. Do đó, với sự gia tăng nhiệt độ, chất bán dẫn của nó sẽ tăng lên.
nó giúp so sánh các vật liệu khác nhau dựa trên khả năng dẫn điện của chúng. nó là nghịch đảo của độ dẫn điện. Dây dẫn có giá trị độ dẫn điện cao và giá trị điện trở suất thấp hơn. Chất cách điện có giá trị điện trở suất cao và giá trị độ dẫn điện thấp. Các giá trị của điện trở suất và độ dẫn điện cho chất bán dẫn nằm ở giữa.
Giá trị của nó đối với một dây dẫn tốt như đồng kéo tay ở 200C là 1,77 × 10-số 8ohm-mét và mặt khác, điều này đối với một chất cách điện tốt nằm trong khoảng từ 1012đến 10hai mươiohm-mét.
Hệ số nhiệt độ
Hệ số nhiệt độ của điện trở được định nghĩa là sự thay đổi khi tăng điện trở 1Ω điện trở của một vật liệu trên 10C tăng nhiệt độ. Nó được ký hiệu bằng ký hiệu ‘α’.
Sự thay đổi điện trở suất của vật liệu với sự thay đổi nhiệt độ được cho là
dρ / dt = ρ. α
Ở đây, dρ là sự thay đổi giá trị điện trở suất. Đơn vị của nó là ohm-mhai/ m. ‘Ρ’ là giá trị điện trở suất của chất. ‘Dt’ là sự thay đổi giá trị nhiệt độ. ‘Α’ là hệ số nhiệt độ của điện trở.
Giá trị điện trở suất mới của vật liệu khi nó trải qua sự thay đổi nhiệt độ có thể được tính theo phương trình trên. Đầu tiên, lượng thay đổi trong giá trị của nó được tính bằng hệ số nhiệt độ. Sau đó, giá trị được thêm vào giá trị trước đó để tính giá trị mới.
Điều này rất hữu ích trong việc tính toán các giá trị điện trở của vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau. Điện trở và điện trở suất cả hai thuật ngữ này đều liên quan đến sự đối kháng do dòng điện chạy qua nhưng nó là một thuộc tính nội tại của vật liệu. Tất cả các dây đồng không phân biệt chiều dài và diện tích mặt cắt ngang của chúng đều có cùng giá trị điện trở suất trong khi giá trị điện trở của chúng thay đổi theo sự thay đổi của chiều dài và diện tích mặt cắt của chúng.
Mọi vật chất đều có giá trị của nó. Các giá trị điện trở suất chung cho các loại vật liệu khác nhau có thể được đưa ra như - Đối với chất siêu dẫn điện trở suất là 0, đối với kim loại điện trở suất là 10-số 8, đối với chất bán dẫn và chất điện trở giá trị điện trở suất có thể thay đổi, đối với chất cách điện giá trị điện trở suất là từ 1016, đối với chất cách điện siêu cách điện, giá trị điện trở suất là ‘∞’.
Ở tuổi 200C giá trị điện trở suất của bạc là 1,59 × 10-số 8, đối với đồng 1,68 × 10-8. Tất cả các giá trị điện trở suất cho các vật liệu khác nhau có thể được tìm thấy trong bàn . Gỗ được coi là chất cách nhiệt cao nhưng điều này thay đổi tùy thuộc vào lượng ẩm có trong nó. Trong nhiều trường hợp, rất khó để tính toán điện trở của vật liệu bằng công thức điện trở suất do tính chất không đồng nhất của vật liệu. Trong những trường hợp như vậy, phương trình vi phân riêng được tạo thành bởi phương trình liên tục của J và phương trình Poisson của E được sử dụng. Hai dây có chiều dài khác nhau và tiết diện khác nhau có cùng giá trị không?
