तारों का विद्युत प्रतिरोध

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 विद्युत धारा को अपने में से गुजरने से रोकता है, विद्युत प्रतिरोध कहलाता है।

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत धात्विक चालकों के विद्युत प्रतिरोध की प्रकृति की व्याख्या इस प्रकार करता है। मुक्त इलेक्ट्रॉन, जब एक तार के साथ चलते हैं, अनगिनत बार परमाणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों का सामना करते हैं और उनके साथ बातचीत करते हुए अनिवार्य रूप से अपनी कुछ ऊर्जा खो देते हैं। इलेक्ट्रॉन वैसे भी अपनी गति के प्रतिरोध का अनुभव करते हैं। विभिन्न परमाणु संरचनाओं 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। हालाँकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि इन पदार्थों में इलेक्ट्रॉन नहीं, बल्कि अणुओं के आवेशित कण उनके संचलन के दौरान प्रतिरोध का सामना करते हैं।

प्रतिरोध को लैटिन अक्षर R या r से निरूपित किया जाता 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 पारा के 106.3 सेंटीमीटर ऊंचे स्तंभ का प्रतिरोध है।

यदि, उदाहरण के लिए, तार का विद्युत प्रतिरोध 4 ओम है, तो इसे इस प्रकार लिखा जाता है: R = 4 ओम या r = 4 वां।

बड़े मान के प्रतिरोधों को मापने के लिए मेगोह्म नामक इकाई को अपनाया जाता है।

एक मेगोह्म एक मिलियन ओम के बराबर होता है।

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

इसलिए, एक कंडक्टर की विशेषताओं के लिए (इसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह के पारित होने के दृष्टिकोण से), न केवल इसके प्रतिरोध को ध्यान में रखा जा सकता है, बल्कि प्रतिरोध के व्युत्क्रम और चालकता के मूल्य को भी ध्यान में रखा जा सकता है।

विद्युत चालकता किसी पदार्थ की स्वयं से विद्युत धारा प्रवाहित करने की क्षमता कहलाती है।

चूँकि चालन प्रतिरोध का व्युत्क्रम है, इसे 1 /R के रूप में व्यक्त किया जाता है, चालन को लैटिन अक्षर g द्वारा निरूपित किया जाता है।

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

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

प्रतिरोध 1 मीटर की लंबाई और 1 मिमी 2 के क्रॉस-आंशिक क्षेत्र वाले तार के प्रतिरोध को कहा जाता है। प्रतिरोध को ग्रीक अक्षर r द्वारा निरूपित किया जाता है। प्रत्येक सामग्री जिससे एक कंडक्टर बनाया जाता है, उसका अपना विशिष्ट प्रतिरोध होता है।

उदाहरण के लिए, तांबे का प्रतिरोध 0.017 है, यानी तांबे के तार की लंबाई 1 मीटर और क्रॉस सेक्शन 1 मिमी2 का प्रतिरोध 0.017 ओम है। एल्यूमीनियम का प्रतिरोध 0.03 है, लोहे का प्रतिरोध 0.12 है, कॉन्स्टेंटन का प्रतिरोध 0.48 है, और नाइक्रोम का प्रतिरोध 1-1.1 है।

इस बारे में यहां और पढ़ें: विद्युत प्रतिरोध क्या है?

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

किसी तार का प्रतिरोध उसके अनुप्रस्थ क्षेत्रफल के व्युत्क्रमानुपाती होता है, अर्थात तार जितना मोटा होता है, उसका प्रतिरोध उतना ही कम होता है, और इसके विपरीत तार जितना पतला होता है, उसका प्रतिरोध उतना ही अधिक होता है।

इस संबंध को बेहतर ढंग से समझने के लिए, संचार वाहिकाओं के दो जोड़े की कल्पना करें, एक जोड़ी जहाजों में एक पतली कनेक्टिंग ट्यूब और दूसरी मोटी होती है। यह स्पष्ट है कि जब एक बर्तन (प्रत्येक जोड़ी) को पानी से भर दिया जाता है, तो एक मोटे पाइप के माध्यम से दूसरे बर्तन में इसका स्थानांतरण पतले पाइप की तुलना में बहुत तेजी से होगा, अर्थात। एक मोटे पाइप में पानी के प्रवाह का प्रतिरोध कम होगा। इसी तरह, एक पतले तार की तुलना में एक मोटे तार से विद्युत धारा का गुजरना आसान होता है, यानी पहले वाले का प्रतिरोध बाद वाले की तुलना में कम होता 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 इसके क्रॉस-आंशिक क्षेत्र के क्षेत्र से विभाजित किया जाता है। कंडक्टर:

आर = पी एल / एस,

कहाँ - आर - तार का प्रतिरोध, ओम, एल - मीटर में तार की लंबाई, सी - तार का क्रॉस-आंशिक क्षेत्र, मिमी 2।

सूत्र द्वारा गणना की गई गोल तार का क्रॉस-आंशिक क्षेत्र:

एस = पीआई एक्सडी 2/4

जहां पाई 3.14 के बराबर एक स्थिर मान है; डी - तार का व्यास।

और इस प्रकार तार की लंबाई निर्धारित की जाती है:

एल = एस आर / पी,

यह सूत्र सूत्र में शामिल अन्य मात्रा ज्ञात होने पर तार की लंबाई, उसके क्रॉस-सेक्शन और प्रतिरोध को निर्धारित करना संभव बनाता है।

यदि तार के क्रॉस-आंशिक क्षेत्र को निर्धारित करना आवश्यक है, तो सूत्र निम्न रूप की ओर जाता है:

एस = पी एल / आर

उसी सूत्र को बदलकर और p के संदर्भ में समानता को हल करते हुए, हम तार का प्रतिरोध पाते हैं:

आर = आर एस / एल

बाद वाले सूत्र का उपयोग उन मामलों में किया जाना चाहिए जहां कंडक्टर के प्रतिरोध और आयाम ज्ञात हैं, लेकिन इसकी सामग्री अज्ञात है, और इसके अलावा इसकी उपस्थिति से निर्धारित करना मुश्किल है। ऐसा करने के लिए, तार के प्रतिरोध को निर्धारित करना आवश्यक है और, तालिका का उपयोग करके, ऐसे प्रतिरोध वाली सामग्री ढूंढें।

तारों के प्रतिरोध को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारक तापमान है।

यह स्थापित किया गया है कि तापमान में वृद्धि के साथ, धातु के तारों का प्रतिरोध बढ़ता है, और घटने पर यह घट जाता है। शुद्ध धातु कंडक्टरों के प्रतिरोध में यह वृद्धि या कमी लगभग समान है और औसत 0.4% प्रति 1 °C है। बढ़ते तापमान के साथ तरल कंडक्टर और कोयले का प्रतिरोध घट जाता है।

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

सुपरकंडक्टिविटी धातुओं के प्रतिरोध को शून्य तक कम करना एक विशाल नकारात्मक तापमान -273 ° ° तथाकथित पूर्ण शून्य पर होता है। पूर्ण शून्य के तापमान पर, धातु के परमाणु जगह-जगह जमने लगते हैं, इलेक्ट्रॉनों की गति से पूरी तरह से प्रभावित नहीं होते हैं।