विभिन्न सामग्रियों का अलग-अलग प्रतिरोध क्यों होता है

एक तार के माध्यम से बहने वाली धारा की मात्रा उसके सिरों पर वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होती है। इसका अर्थ है कि किसी तार के सिरों पर जितना अधिक वोल्टेज होगा, उस तार में उतनी ही अधिक धारा होगी। लेकिन अलग-अलग सामग्रियों से बने अलग-अलग तारों पर एक ही वोल्टेज के लिए करंट अलग-अलग होगा। अर्थात्, यदि विभिन्न तारों पर वोल्टेज समान रूप से बढ़ता है, तो वर्तमान शक्ति में वृद्धि अलग-अलग तारों में अलग-अलग तरीकों से होगी, और यह किसी विशेष तार के गुणों पर निर्भर करती है।

प्रत्येक तार के लिए, लागू वोल्टेज पर वर्तमान मूल्य की निर्भरता अलग-अलग होती है, और इस निर्भरता को कहा जाता है कंडक्टर आर का विद्युत प्रतिरोध… सामान्य रूप में प्रतिरोध को सूत्र R = U / I द्वारा पाया जा सकता है, अर्थात, उस कंडक्टर में उस वोल्टेज पर होने वाली धारा की मात्रा के लिए एक कंडक्टर पर लागू वोल्टेज का अनुपात।

किसी दिए गए वोल्टेज पर किसी तार में करंट का मान जितना अधिक होता है, उसका प्रतिरोध उतना ही कम होता है, और किसी दिए गए करंट को उत्पन्न करने के लिए तार पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, तार का प्रतिरोध उतना ही अधिक होता है।

प्रतिरोध ज्ञात करने के सूत्र से आप धारा I = U/R व्यक्त कर सकते हैं, यह व्यंजक कहलाता है ओम कानून… इससे यह देखा जा सकता है कि तार का प्रतिरोध जितना अधिक होगा, धारा उतनी ही कम होगी।

प्रतिरोध, जैसा कि था, धारा के प्रवाह को रोकता है, विद्युत वोल्टेज (तार में विद्युत क्षेत्र) को और भी अधिक धारा बनाने से रोकता है। इस प्रकार, प्रतिरोध एक विशेष कंडक्टर की विशेषता है और कंडक्टर पर लागू वोल्टेज पर निर्भर नहीं करता है। जब एक उच्च वोल्टेज लागू किया जाता है, तो वर्तमान अधिक होगा, लेकिन अनुपात यू / आई, यानी प्रतिरोध आर, नहीं बदलेगा।

वास्तव में, एक तार का प्रतिरोध तार की लंबाई, उसके अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल, तार के पदार्थ और उसके वर्तमान तापमान पर निर्भर करता है। कंडक्टर का पदार्थ तथाकथित के मूल्य के माध्यम से अपने विद्युत प्रतिरोध से जुड़ा हुआ है प्रतिरोध.

प्रतिरोध वह है जो एक कंडक्टर की सामग्री की विशेषता है, यह दर्शाता है कि किसी दिए गए पदार्थ से बने कंडक्टर का कितना प्रतिरोध होगा यदि ऐसे कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र 1 वर्ग मीटर और 1 मीटर की लंबाई है। 1 मीटर लंबे और 1 वर्ग मीटर क्रॉस-सेक्शन में विभिन्न पदार्थों से युक्त तारों में अलग-अलग विद्युत प्रतिरोध होंगे।

लब्बोलुआब यह है कि किसी भी पदार्थ के लिए (आमतौर पर होते हैं धातुओं, चूंकि तार अक्सर धातुओं से बने होते हैं) की अपनी परमाणु और आणविक संरचना होती है। धातुओं के संबंध में, हम क्रिस्टल जाली की संरचना और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बारे में बात कर सकते हैं, यह विभिन्न धातुओं के लिए अलग है। किसी दिए गए पदार्थ का विशिष्ट प्रतिरोध जितना कम होता है, उससे बना कंडक्टर उतना ही बेहतर विद्युत प्रवाह करता है, अर्थात वह उतना ही बेहतर इलेक्ट्रॉनों को अपने पास से गुजारता है।

चांदी, तांबे और एल्यूमीनियम में प्रतिरोधकता कम होती है। लोहा और टंगस्टन बहुत बड़े होते हैं, मिश्र धातुओं का उल्लेख नहीं करना, जिनमें से कुछ का प्रतिरोध शुद्ध धातुओं से सैकड़ों गुना अधिक होता है। तारों में मुक्त आवेश वाहकों की सांद्रता डाइलेक्ट्रिक्स की तुलना में काफी अधिक होती है, यही कारण है कि तारों का प्रतिरोध हमेशा अधिक होता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सभी पदार्थों की करंट को संचालित करने की क्षमता उनमें करंट कैरियर्स (चार्ज कैरियर्स) की उपस्थिति से संबंधित है - मोबाइल चार्ज कण (इलेक्ट्रॉन, आयन) या अर्ध-कण (उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर में छेद) जो कर सकते हैं किसी दिए गए पदार्थ में लंबी दूरी तक गति करते हैं, तो हम बस यह कह सकते हैं कि हमारा मतलब है कि ऐसा कण या क्वासिपार्टिकल किसी दिए गए पदार्थ में मनमाने ढंग से बड़ी, कम से कम मैक्रोस्कोपिक, दूरी तय करने में सक्षम होना चाहिए।

चूँकि वर्तमान घनत्व अधिक है, मुक्त आवेश वाहकों की सघनता जितनी अधिक होगी और गति की उनकी औसत गति उतनी ही अधिक होगी, गतिशीलता, जो किसी दिए गए विशिष्ट वातावरण में वर्तमान वाहक के प्रकार पर निर्भर करती है, भी महत्वपूर्ण है। आवेश वाहकों की गतिशीलता जितनी अधिक होगी, इस माध्यम का प्रतिरोध उतना ही कम होगा।

लंबे तार का विद्युत प्रतिरोध अधिक होता है। आखिरकार, तार जितना लंबा होता है, क्रिस्टल जाली से उतने अधिक आयन इलेक्ट्रॉनों के मार्ग में मिलते हैं जो करंट बनाते हैं। और इसका मतलब यह है कि रास्ते में जितने अधिक अवरोध इलेक्ट्रॉनों का सामना करते हैं, उतने ही अधिक वे धीमे हो जाते हैं, जिसका अर्थ है कि यह कम हो जाता है वर्तमान परिमाण.

एक बड़े क्रॉस-सेक्शन वाला कंडक्टर इलेक्ट्रॉनों को अधिक स्वतंत्रता देता है, जैसे कि वे एक संकीर्ण ट्यूब में नहीं, बल्कि एक विस्तृत पथ में घूम रहे हों। अधिक विशाल परिस्थितियों में इलेक्ट्रॉन अधिक आसानी से चलते हैं, जिससे करंट बनता है, क्योंकि वे शायद ही कभी क्रिस्टल जाली के नोड्स से टकराते हैं। यही कारण है कि मोटे तार का विद्युत प्रतिरोध कम होता है।

नतीजतन, कंडक्टर का प्रतिरोध कंडक्टर की लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है, उस पदार्थ का विशिष्ट प्रतिरोध जिससे इसे बनाया जाता है, और इसके क्रॉस-आंशिक क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है। परम प्रतिरोध सूत्र में ये तीन पैरामीटर शामिल हैं।

लेकिन उपरोक्त सूत्र में कोई तापमान नहीं है। इस बीच, यह ज्ञात है कि कंडक्टर का प्रतिरोध दृढ़ता से उसके तापमान पर निर्भर करता है। तथ्य यह है कि पदार्थों के प्रतिरोध का संदर्भ मूल्य आमतौर पर + 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मापा जाता है। इसलिए, यहां तापमान को अभी भी ध्यान में रखा जाता है। विभिन्न पदार्थ तापमानों के लिए प्रतिरोध संदर्भ तालिकाएँ हैं।

धातु का तापमान बढ़ने पर प्रतिरोध में वृद्धि की विशेषता होती है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, क्रिस्टल जाली के आयन अधिक से अधिक कंपन करने लगते हैं और इलेक्ट्रॉनों की गति में अधिक से अधिक हस्तक्षेप करते हैं।लेकिन इलेक्ट्रोलाइट्स में, आयन चार्ज करते हैं, इसलिए, इलेक्ट्रोलाइट का तापमान बढ़ने के साथ, प्रतिरोध, इसके विपरीत, कम हो जाता है, क्योंकि आयनों का पृथक्करण तेज हो जाता है और वे तेजी से आगे बढ़ते हैं।

सेमीकंडक्टर्स और डाइलेक्ट्रिक्स में, बढ़ते तापमान के साथ विद्युत प्रतिरोध घटता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ अधिकांश आवेश वाहकों की सांद्रता बढ़ जाती है। वह मान जो तापमान के फलन के रूप में विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन के लिए खाता है, कहलाता है प्रतिरोध का तापमान गुणांक.