कंडक्टर के प्रतिरोध को क्या निर्धारित करता है

प्रतिरोध और इसकी पारस्परिक - विद्युत चालकता - रासायनिक रूप से शुद्ध धातुओं से बने कंडक्टरों के लिए एक विशिष्ट भौतिक मात्रा है, लेकिन फिर भी उनके प्रतिरोध मूल्यों को अपेक्षाकृत कम सटीकता के साथ जाना जाता है।

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि धातुओं का प्रतिरोध मूल्य विभिन्न यादृच्छिक, नियंत्रित करने में कठिन परिस्थितियों से बहुत प्रभावित होता है।

सबसे पहले, शुद्ध धातु में अक्सर मामूली अशुद्धियाँ इसके प्रतिरोध को बढ़ाती हैं।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के लिए सबसे महत्वपूर्ण धातु है शहद, जिससे विद्युत ऊर्जा के वितरण के लिए तार और केबल बनाए जाते हैं, इस संबंध में विशेष रूप से संवेदनशील हैं।

रासायनिक रूप से शुद्ध तांबे के प्रतिरोध की तुलना में 0.05% कार्बन की नगण्य अशुद्धियाँ तांबे के प्रतिरोध को 33% बढ़ा देती हैं, 0.13% फॉस्फोरस की अशुद्धता तांबे के प्रतिरोध को 48%, लोहे के 0.5% को 176% बढ़ा देती है, के निशान जिंक की मात्रा 20% के साथ इसकी छोटीता के कारण मापना मुश्किल है।

तांबे के मामले की तुलना में अन्य धातुओं के प्रतिरोध पर अशुद्धियों का प्रभाव कम महत्वपूर्ण है।

धातुओं का प्रतिरोध, रासायनिक रूप से शुद्ध या सामान्य रूप से एक निश्चित रासायनिक संरचना के साथ, उनके थर्मल और यांत्रिक उपचार की विधि पर निर्भर करता है।

रोलिंग, ड्राइंग, शमन और एनीलिंग धातु की प्रतिरोधकता को कई प्रतिशत तक बदल सकते हैं।

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि पिघला हुआ धातु जमने के दौरान क्रिस्टलीकृत होता है, जिससे कई और बेतरतीब ढंग से वितरित छोटे एकल क्रिस्टल बनते हैं।

कोई भी यांत्रिक प्रसंस्करण इन क्रिस्टलों को आंशिक रूप से नष्ट कर देता है और उनके समूहों को एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु के टुकड़े की समग्र विद्युत चालकता आमतौर पर बढ़ते प्रतिरोध की दिशा में बदल जाती है।

एक अनुकूल तापमान पर लंबे समय तक एनीलिंग, विभिन्न धातुओं के लिए अलग, क्रिस्टल में कमी के साथ होता है और आमतौर पर प्रतिरोध को कम करता है।

ऐसी विधियाँ हैं जो पिघली हुई धातुओं के जमने के दौरान अधिक या कम महत्वपूर्ण एकल क्रिस्टल (एकल क्रिस्टल) प्राप्त करना संभव बनाती हैं।

यदि धातु सही प्रणाली के क्रिस्टल देती है, तो ऐसी धातु के एकल क्रिस्टल का प्रतिरोध सभी दिशाओं में समान होता है। यदि धातु क्रिस्टल एक हेक्सागोनल, टेट्रागोनल या त्रिकोणीय प्रणाली से संबंधित हैं, तो एकल क्रिस्टल का प्रतिरोध मान वर्तमान की दिशा पर निर्भर करता है।

सीमित (चरम) मान क्रिस्टल की समरूपता के अक्ष की दिशा में और समरूपता के अक्ष के लंबवत दिशा में प्राप्त होते हैं, अन्य सभी दिशाओं में प्रतिरोध के मध्यवर्ती मान होते हैं।

पारंपरिक तरीकों से प्राप्त धातु के टुकड़े, छोटे क्रिस्टल के यादृच्छिक वितरण के साथ, एक निश्चित औसत मूल्य के बराबर प्रतिरोध होता है, जब तक कि ठोसकरण के दौरान क्रिस्टल का अधिक या कम आदेशित वितरण स्थापित नहीं होता है।

इससे यह स्पष्ट है कि अन्य रासायनिक रूप से शुद्ध धातुओं के नमूनों का प्रतिरोध, जिनके क्रिस्टल सही प्रणाली से संबंधित नहीं हैं, पूरी तरह से निर्धारित मूल्य नहीं हो सकते।

20 डिग्री सेल्सियस पर सबसे आम प्रवाहकीय धातुओं और मिश्र धातुओं का प्रतिरोध मान: पदार्थों का प्रतिरोध और विद्युत चालकता

विभिन्न धातुओं के प्रतिरोध पर तापमान का प्रभाव कई और गहन अध्ययनों का विषय है, क्योंकि इस प्रभाव का प्रश्न महान सैद्धांतिक और व्यावहारिक महत्व का है।

शुद्ध धातुएँ प्रतिरोध का तापमान गुणांक, अधिकांश भाग के लिए गैसों के थर्मल रैखिक विस्तार के तापमान गुणांक के करीब है, अर्थात यह 0.004 से बहुत भिन्न नहीं है, इसलिए 0 से 100 ° C की सीमा में प्रतिरोध लगभग पूर्ण तापमान के समानुपाती होता है।

0 ° से नीचे के तापमान पर प्रतिरोध पूर्ण तापमान की तुलना में तेजी से घटता है और तेजी से तापमान घटता है। पूर्ण शून्य के करीब के तापमान पर, कुछ धातुओं का प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से शून्य हो जाता है। 100 डिग्री से ऊपर के उच्च तापमान पर, अधिकांश धातुओं का तापमान गुणांक धीरे-धीरे बढ़ता है, अर्थात प्रतिरोध तापमान की तुलना में थोड़ा तेज होता है।

रोचक तथ्य:

कहा गया लौहचुम्बकीय धातुएँ (लौह, निकल और कोबाल्ट) प्रतिरोध तापमान की तुलना में बहुत तेजी से बढ़ता है।अंत में, प्लेटिनम और पैलेडियम तापमान में वृद्धि से कुछ हद तक प्रतिरोधकता में वृद्धि दिखाते हैं।

उच्च तापमान को मापने के लिए, तथाकथित प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर, इंसुलेटिंग पदार्थ की एक ट्यूब के ऊपर सर्पिल रूप से पतले शुद्ध प्लैटिनम तार के घाव का एक टुकड़ा होता है या यहां तक ​​कि एक क्वार्ट्ज ट्यूब की दीवारों में भी जुड़ा होता है। तार के प्रतिरोध को मापकर, आप -40 से 1000 डिग्री सेल्सियस तक तापमान सीमा के लिए तालिका या वक्र से इसका तापमान निर्धारित कर सकते हैं।

धात्विक चालकता वाले अन्य पदार्थों में, कोयला, ग्रेफाइट, एन्थ्रेसाइट पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो एक नकारात्मक तापमान गुणांक वाली धातुओं से भिन्न होते हैं।

इसके एक संशोधन (धात्विक, क्रिस्टलीय सेलेनियम, ग्रे) में सेलेनियम का प्रतिरोध प्रकाश किरणों के संपर्क में आने पर एक महत्वपूर्ण कमी में बदल जाता है। यह घटना क्षेत्र की है फोटोवोल्टिक घटनाएं.

सेलेनियम और इसके जैसे कई अन्य लोगों के मामले में, पदार्थ के परमाणुओं से अलग होने वाले इलेक्ट्रॉन प्रकाश किरणों को अवशोषित करते समय शरीर की सतह से दूर नहीं उड़ते हैं, बल्कि पदार्थ के अंदर रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चालकता पदार्थ की स्वाभाविक वृद्धि होती है। घटना को आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक घटना कहा जाता है।

यह सभी देखें:

विभिन्न सामग्रियों का अलग-अलग प्रतिरोध क्यों होता है

तारों और केबलों की बुनियादी विद्युत विशेषताएं