विद्युत प्रतिरोध प्रवाहकीय सामग्री की मुख्य विशेषता है। कंडक्टर के दायरे के आधार पर, इसके प्रतिरोध का मूल्य विद्युत प्रणाली के कामकाज में सकारात्मक और नकारात्मक दोनों भूमिका निभा सकता है। साथ ही, कंडक्टर के उपयोग की विशेषताएं अतिरिक्त विशेषताओं को ध्यान में रखने की आवश्यकता का कारण बन सकती हैं, जिसके प्रभाव को किसी विशेष मामले में उपेक्षित नहीं किया जा सकता है।

कंडक्टर शुद्ध धातु और उनके मिश्र धातु हैं। एक धातु में, एक "मजबूत" संरचना में तय परमाणुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं (तथाकथित "इलेक्ट्रॉन गैस")। इस मामले में ये कण चार्ज वाहक हैं। इलेक्ट्रॉन एक परमाणु से दूसरे परमाणु में निरंतर यादृच्छिक गति में होते हैं। जब एक विद्युत क्षेत्र प्रकट होता है (एक वोल्टेज स्रोत धातु के सिरों से जुड़ा होता है), कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों की गति व्यवस्थित हो जाती है। गतिमान इलेक्ट्रॉनों को कंडक्टर की आणविक संरचना की ख़ासियत के कारण उनके मार्ग में बाधाएँ आती हैं। संरचना से टकराने पर, आवेश वाहक अपनी ऊर्जा खो देते हैं, इसे कंडक्टर (इसे गर्म करना) को दे देते हैं। आवेश वाहकों के लिए प्रवाहकीय संरचना जितनी अधिक बाधाएँ पैदा करती है, प्रतिरोध उतना ही अधिक होता है।

एक नंबर के इलेक्ट्रॉनों के लिए संचालन संरचना के क्रॉस सेक्शन में वृद्धि के साथ, "ट्रांसमिशन चैनल" व्यापक हो जाएगा, और प्रतिरोध कम हो जाएगा। तदनुसार, तार की लंबाई में वृद्धि के साथ, ऐसी बाधाएं अधिक होंगी और प्रतिरोध में वृद्धि होगी।

इस प्रकार, प्रतिरोध की गणना के लिए मूल सूत्र में तार की लंबाई, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र और एक निश्चित गुणांक शामिल है जो इन आयामी विशेषताओं को वोल्टेज और वर्तमान (1) के विद्युत मूल्यों से संबंधित करता है। इस गुणांक को प्रतिरोधकता कहा जाता है।
आर = आर * एल / एस (1)

प्रतिरोधकता

प्रतिरोधकता अपरिवर्तितऔर उस पदार्थ का गुण है जिससे चालक बना है। माप की इकाइयाँ r - ओम * मी। अक्सर, प्रतिरोधकता मान ओम * मिमी वर्ग / मी में दिया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले केबलों का क्रॉस सेक्शन अपेक्षाकृत छोटा है और इसे मिमी वर्ग में मापा जाता है। आइए एक साधारण उदाहरण लेते हैं।

टास्क नंबर 1। तांबे के तार की लंबाई एल = 20 मीटर, अनुभाग एस = 1.5 मिमी। वर्ग। तार प्रतिरोध की गणना करें।
समाधान: तांबे के तार का विशिष्ट प्रतिरोध आर = 0.018 ओम * मिमी। वर्ग/मी। मूल्यों को सूत्र (1) में प्रतिस्थापित करने पर हमें मिलता है आर=0.24 ओम।
विद्युत प्रणाली के प्रतिरोध की गणना करते समय, एक तार के प्रतिरोध को तारों की संख्या से गुणा किया जाना चाहिए।
यदि तांबे के स्थान पर उच्च प्रतिरोधकता (r = 0.028 ओम * मिमी वर्ग/मीटर) के साथ एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है, तो तारों का प्रतिरोध तदनुसार बढ़ जाएगा। उपरोक्त उदाहरण के लिए, प्रतिरोध R = 0.373 ओम (55% अधिक) होगा। तांबे और एल्यूमीनियम तारों के लिए मुख्य सामग्री हैं। चांदी जैसे तांबे की तुलना में कम प्रतिरोधकता वाली धातुएं हैं। हालांकि, स्पष्ट उच्च लागत के कारण इसका उपयोग सीमित है। नीचे दी गई तालिका कंडक्टर सामग्री के प्रतिरोधों और अन्य बुनियादी विशेषताओं को सूचीबद्ध करती है।
टेबल - कंडक्टरों की मुख्य विशेषताएं

तारों का थर्मल नुकसान

यदि, उपरोक्त उदाहरण से केबल का उपयोग करते हुए, 2.2 kW का भार एकल-चरण 220 V नेटवर्क से जुड़ा है, तो वर्तमान I \u003d P / U या I \u003d 2200/220 \u003d 10 A प्रवाहित होगा तार। कंडक्टर में बिजली के नुकसान की गणना करने का सूत्र:
पीपीआर \u003d (आई ^ 2) * आर (2)
उदाहरण संख्या 2। उल्लिखित तार के लिए 220 वी के वोल्टेज वाले नेटवर्क में 2.2 किलोवाट के बिजली संचरण के दौरान सक्रिय नुकसान की गणना करें।
समाधान: तारों के वर्तमान और प्रतिरोध के मूल्यों को सूत्र (2) में प्रतिस्थापित करके, हम Ppr \u003d (10 ^ 2) * (2 * 0.24) \u003d 48 W प्राप्त करते हैं।
इस प्रकार, जब ऊर्जा को नेटवर्क से लोड में स्थानांतरित किया जाता है, तो तारों में नुकसान 2% से थोड़ा अधिक होगा। यह ऊर्जा कंडक्टर द्वारा पर्यावरण में जारी गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। कंडक्टर को गर्म करने की स्थिति के अनुसार (वर्तमान की भयावहता के अनुसार), इसका क्रॉस सेक्शन चुना जाता है, विशेष तालिकाओं द्वारा निर्देशित।
उदाहरण के लिए, उपरोक्त कंडक्टर के लिए, 220 V नेटवर्क में अधिकतम करंट 19 A या 4.1 kW है।

बिजली लाइनों में सक्रिय नुकसान को कम करने के लिए बढ़े हुए वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, तारों में करंट कम हो जाता है, नुकसान कम हो जाता है।

तापमान प्रभाव

तापमान में वृद्धि से धातु के क्रिस्टल जाली के दोलनों में वृद्धि होती है। तदनुसार, इलेक्ट्रॉन अधिक बाधाओं का सामना करते हैं, जिससे प्रतिरोध में वृद्धि होती है। तापमान में वृद्धि के लिए धातु के प्रतिरोध की "संवेदनशीलता" के मूल्य को तापमान गुणांक α कहा जाता है। तापमान को ध्यान में रखने का सूत्र इस प्रकार है
आर = आरएन *, (3)
जहाँ R सामान्य परिस्थितियों में तार का प्रतिरोध है (तापमान t°n पर); t° कंडक्टर का तापमान है।
आमतौर पर t°n = 20°C तापमान t°n के लिए α का मान भी दर्शाया जाता है।
कार्य 4। तांबे के तार के प्रतिरोध की गणना t ° \u003d 90 ° C. α तांबे \u003d 0.0043, Rn \u003d 0.24 ओम (कार्य 1) ​​के तापमान पर करें।
हल: सूत्र (3) में मानों को प्रतिस्थापित करने पर हमें R = 0.312 ओम मिलता है। विश्लेषण किए गए गर्म तार का प्रतिरोध कमरे के तापमान पर इसके प्रतिरोध से 30% अधिक है।

आवृत्ति प्रभाव

कंडक्टर में करंट की आवृत्ति में वृद्धि के साथ, इसकी सतह के करीब चार्ज को विस्थापित करने की प्रक्रिया होती है। सतह परत में आवेशों की सांद्रता में वृद्धि के परिणामस्वरूप तार का प्रतिरोध भी बढ़ जाता है। इस प्रक्रिया को "त्वचा प्रभाव" या सतह प्रभाव कहा जाता है। त्वचा गुणांक- प्रभाव तार के आकार और आकार पर भी निर्भर करता है। उपरोक्त उदाहरण के लिए, 20 किलोहर्ट्ज़ की एसी आवृत्ति के साथ, तार का प्रतिरोध लगभग 10% बढ़ जाएगा। ध्यान दें कि उच्च-आवृत्ति घटकों में कई आधुनिक औद्योगिक और घरेलू उपभोक्ताओं (ऊर्जा-बचत लैंप, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति, आवृत्ति कन्वर्टर्स, और इसी तरह) के वर्तमान संकेत हो सकते हैं।

आसन्न कंडक्टरों का प्रभाव

किसी भी कंडक्टर के आसपास जिससे करंट प्रवाहित होता है, एक चुंबकीय क्षेत्र होता है। पड़ोसी कंडक्टरों के क्षेत्रों की परस्पर क्रिया भी ऊर्जा हानि का कारण बनती है और इसे "निकटता प्रभाव" कहा जाता है। यह भी ध्यान दें कि किसी भी धातु के कंडक्टर में एक प्रवाहकीय कोर द्वारा बनाया गया एक अधिष्ठापन होता है, और एक समाई इन्सुलेशन द्वारा बनाई जाती है। इन मापदंडों का निकटता प्रभाव भी होता है।

प्रौद्योगिकियों

उच्च वोल्टेज शून्य प्रतिरोध तार

कार इग्निशन सिस्टम में इस प्रकार के तार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उच्च-वोल्टेज तारों का प्रतिरोध काफी छोटा होता है और प्रति मीटर लंबाई में ओम के कुछ अंशों के बराबर होता है। याद रखें कि इस तरह के मूल्य के प्रतिरोध को सामान्य-उद्देश्य वाले ओममीटर से नहीं मापा जा सकता है। अक्सर, कम प्रतिरोधों को मापने के कार्य के लिए मापने वाले पुलों का उपयोग किया जाता है।
संरचनात्मक रूप से, ऐसे तारों में सिलिकॉन, प्लास्टिक या अन्य डाइलेक्ट्रिक्स पर आधारित इन्सुलेशन के साथ बड़ी संख्या में तांबे के कंडक्टर होते हैं। ऐसे तारों के उपयोग की ख़ासियत न केवल उच्च वोल्टेज पर काम करती है, बल्कि थोड़े समय (पल्स मोड) में ऊर्जा के हस्तांतरण में भी होती है।

बायमेटल केबल

उल्लिखित केबलों का मुख्य दायरा उच्च-आवृत्ति संकेतों का संचरण है। तार का कोर एक प्रकार की धातु से बना होता है, जिसकी सतह पर दूसरी प्रकार की धातु की परत चढ़ी होती है। चूंकि उच्च आवृत्तियों पर कंडक्टर की केवल सतह परत प्रवाहकीय है, इसलिए तार के अंदर को बदलना संभव है। यह महंगी सामग्री बचाता है और तार की यांत्रिक विशेषताओं में सुधार करता है। ऐसे तारों के उदाहरण हैं सिल्वर-प्लेटेड कॉपर, कॉपर-प्लेटेड स्टील।

निष्कर्ष

तार प्रतिरोध एक मान है जो कारकों के समूह पर निर्भर करता है: कंडक्टर का प्रकार, तापमान, वर्तमान आवृत्ति, ज्यामितीय पैरामीटर। इन मापदंडों के प्रभाव का महत्व तार की परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है। तारों के कार्यों के आधार पर अनुकूलन मानदंड हो सकते हैं: सक्रिय नुकसान में कमी, यांत्रिक विशेषताओं में सुधार, कीमत में कमी।

लंबाई और दूरी कनवर्टर मास कन्वर्टर बल्क फूड और फूड वॉल्यूम कन्वर्टर एरिया कन्वर्टर वॉल्यूम और रेसिपी यूनिट कन्वर्टर टेम्परेचर कन्वर्टर प्रेशर, स्ट्रेस, यंग का मॉडुलस कन्वर्टर एनर्जी और वर्क कन्वर्टर पावर कन्वर्टर फोर्स कन्वर्टर टाइम कन्वर्टर लीनियर वेलोसिटी कन्वर्टर फ्लैट एंगल कन्वर्टर थर्मल एफिशिएंसी और फ्यूल एफिशिएंसी कन्वर्टर विभिन्न संख्या प्रणालियों में संख्याओं की संख्या सूचना की मात्रा की माप की इकाइयों का कनवर्टर मुद्रा दर महिलाओं के कपड़ों और जूतों का आयाम पुरुषों के कपड़ों और जूतों का आयाम कोणीय वेग और रोटेशन आवृत्ति कनवर्टर त्वरण कनवर्टर कोणीय त्वरण कनवर्टर घनत्व कनवर्टर विशिष्ट मात्रा कनवर्टर जड़ता कनवर्टर पल का क्षण बल कनवर्टर का टोक़ कनवर्टर दहन की विशिष्ट गर्मी (द्रव्यमान द्वारा) कनवर्टर ऊर्जा घनत्व और ईंधन के दहन की विशिष्ट गर्मी (आयतन द्वारा) तापमान अंतर कनवर्टर थर्मल विस्तार गुणांक कनवर्टर थर्मल प्रतिरोध कनवर्टर थर्मल चालकता कनवर्टर विशिष्ट ताप क्षमता कनवर्टर ऊर्जा जोखिम और थर्मल विकिरण शक्ति कन्वर्टर हीट फ्लक्स डेंसिटी कन्वर्टर हीट ट्रांसफर गुणांक कनवर्टर वॉल्यूम फ्लो कन्वर्टर मास फ्लो कन्वर्टर मोलर फ्लो कन्वर्टर मास फ्लक्स डेंसिटी कन्वर्टर मोलर कंसंट्रेशन कन्वर्टर मास सॉल्यूशन मास कंसंट्रेशन कन्वर्टर डायनामिक (एब्सोल्यूट) विस्कोसिटी कन्वर्टर किनेमैटिक विस्कोसिटी कन्वर्टर सरफेस टेंशन कन्वर्टर वेपर पारगम्यता कन्वर्टर वाष्प पारगम्यता और वाष्प ट्रांसफर वेलोसिटी कन्वर्टर साउंड लेवल कन्वर्टर माइक्रोफोन सेंसिटिविटी कन्वर्टर साउंड प्रेशर लेवल (SPL) कन्वर्टर साउंड प्रेशर लेवल कन्वर्टर विद सेलेक्टेबल रेफरेंस प्रेशर ब्राइटनेस कन्वर्टर ल्यूमिनस इंटेंसिटी कन्वर्टर इल्यूमिनेंस कन्वर्टर कंप्यूटर ग्राफिक्स रिजॉल्यूशन कन्वर्टर फ्रीक्वेंसी और वेवलेंथ कन्वर्टर डायोप्टर पावर और फोकल लेंथ डायोप्टर पावर और लेंस मैग्निफिकेशन (×) ) इलेक्ट्रिक चार्ज कन्वर्टर लीनियर चार्ज डेंसिटी कन्वर्टर सरफेस चार्ज डेंसिटी कन्वर्टर वॉल्यूमेट्रिक चार्ज डेंसिटी कन्वर्टर इलेक्ट्रिक करंट कन्वर्टर लीनियर करंट डेंसिटी कन्वर्टर सरफेस करंट डेंसिटी कन्वर्टर इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ कन्वर्टर इलेक्ट्रोस्टैटिक पोटेंशियल और वोल्टेज कन्वर्टर इलेक्ट्रिकल रेसिस्टेंस कन्वर्टर इलेक्ट्रिकल रेसिस्टिविटी कन्वर्टर इलेक्ट्रिकल कंडक्टिविटी कन्वर्टर इलेक्ट्रिकल कैपेसिटेंस अधिष्ठापन परिवर्तक अमेरिकन वायर गेज परिवर्तक dBm (dBm या dBm), dBV (dBV), वाट, आदि में स्तर। इकाइयाँ मैग्नेटोमोटिव बल कनवर्टर चुंबकीय क्षेत्र शक्ति कनवर्टर चुंबकीय प्रवाह कनवर्टर चुंबकीय प्रेरण कनवर्टर विकिरण। आयनीकरण विकिरण अवशोषित खुराक दर कनवर्टर रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय परिवर्तक विकिरण। एक्सपोजर खुराक कनवर्टर विकिरण। अवशोषित खुराक कनवर्टर दशमलव उपसर्ग कनवर्टर डेटा ट्रांसफर टाइपोग्राफिक और इमेज प्रोसेसिंग यूनिट कन्वर्टर टिम्बर वॉल्यूम यूनिट कन्वर्टर डी। आई। मेंडेलीव द्वारा रासायनिक तत्वों की मोलर मास आवर्त सारणी की गणना

1 ओम सेंटीमीटर [ओम सेमी] = 0.01 ओम मीटर [ओम मीटर]

आरंभिक मूल्य

परिवर्तित मान

ओम मीटर ओम सेंटीमीटर ओम इंच माइक्रोओम सेंटीमीटर माइक्रोओम इंच एबोह्म सेंटीमीटर स्टेट प्रति सेंटीमीटर परिपत्र मिल ओम प्रति फुट ओम वर्ग। मिलीमीटर प्रति मीटर

विद्युत प्रतिरोधकता के बारे में अधिक

सामान्य जानकारी

जैसे ही बिजली ने वैज्ञानिकों की प्रयोगशालाओं को छोड़ दिया और रोजमर्रा की जिंदगी के अभ्यास में व्यापक रूप से पेश किया जाने लगा, उन सामग्रियों को खोजने का सवाल उठा, जिनके माध्यम से विद्युत प्रवाह के प्रवाह के संबंध में कुछ निश्चित, कभी-कभी पूरी तरह से विपरीत विशेषताएं होती हैं।

उदाहरण के लिए, लंबी दूरी पर विद्युत ऊर्जा संचारित करते समय, कम वजन विशेषताओं के संयोजन में जूल हीटिंग के कारण होने वाले नुकसान को कम करने के लिए तारों की सामग्री पर आवश्यकताओं को लगाया गया था। इसका एक उदाहरण स्टील कोर के साथ एल्यूमीनियम तारों से बनी परिचित हाई-वोल्टेज बिजली लाइनें हैं।

या, इसके विपरीत, कॉम्पैक्ट ट्यूबलर इलेक्ट्रिक हीटर बनाने के लिए अपेक्षाकृत उच्च विद्युत प्रतिरोध और उच्च तापीय स्थिरता वाली सामग्री की आवश्यकता होती है। एक उपकरण का सबसे सरल उदाहरण जो समान गुणों वाली सामग्रियों का उपयोग करता है, एक साधारण रसोई के इलेक्ट्रिक स्टोव का बर्नर है।

जीव विज्ञान और चिकित्सा में इलेक्ट्रोड, जांच और जांच के रूप में उपयोग किए जाने वाले कंडक्टरों को कम संपर्क प्रतिरोध के साथ उच्च रासायनिक प्रतिरोध और बायोमैटेरियल्स के साथ संगतता की आवश्यकता होती है।

विभिन्न देशों के आविष्कारकों की एक पूरी आकाशगंगा: इंग्लैंड, रूस, जर्मनी, हंगरी और संयुक्त राज्य अमेरिका ने ऐसे उपकरण के विकास में अपना प्रयास किया जो अब एक गरमागरम दीपक के रूप में परिचित है। थॉमस एडिसन ने तंतुओं की भूमिका के लिए उपयुक्त सामग्रियों के गुणों का परीक्षण करने के लिए एक हजार से अधिक प्रयोग किए, एक प्लैटिनम सर्पिल के साथ एक दीपक बनाया। एडिसन लैंप, हालांकि उनके पास एक लंबा सेवा जीवन था, स्रोत सामग्री की उच्च लागत के कारण व्यावहारिक नहीं थे।

रूसी आविष्कारक लोडगिन के बाद के काम, जिन्होंने अपेक्षाकृत सस्ते आग रोक टंगस्टन और मोलिब्डेनम को थ्रेड सामग्री के रूप में उच्च प्रतिरोधकता के साथ प्रस्तावित किया, व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला। इसके अलावा, लोडगिन ने गरमागरम बल्बों से हवा को पंप करने का प्रस्ताव दिया, इसे निष्क्रिय या महान गैसों के साथ बदल दिया, जिससे आधुनिक गरमागरम लैंप का निर्माण हुआ। सस्ती और टिकाऊ बिजली के लैंप के बड़े पैमाने पर उत्पादन का अग्रदूत जनरल इलेक्ट्रिक था, जिसे लॉडगिन ने अपने पेटेंट के अधिकार सौंपे और फिर लंबे समय तक कंपनी की प्रयोगशालाओं में सफलतापूर्वक काम किया।

इस सूची को जारी रखा जा सकता है, क्योंकि जिज्ञासु मानव मन इतना आविष्कारशील है कि कभी-कभी, एक निश्चित तकनीकी समस्या को हल करने के लिए, उसे अब तक अज्ञात गुणों या इन गुणों के अविश्वसनीय संयोजन के साथ सामग्री की आवश्यकता होती है। प्रकृति अब हमारी भूख के साथ नहीं रहती है, और दुनिया भर के वैज्ञानिक ऐसी सामग्री बनाने की दौड़ में शामिल हो गए हैं जिनका कोई प्राकृतिक एनालॉग नहीं है।

प्राकृतिक और संश्लेषित सामग्री दोनों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक विद्युत प्रतिरोधकता है। एक विद्युत उपकरण का एक उदाहरण जिसमें यह संपत्ति अपने शुद्धतम रूप में उपयोग की जाती है, एक फ्यूज है जो हमारे विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अनुमेय मूल्यों से अधिक वर्तमान के प्रभाव से बचाता है।

उसी समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह सामग्री के विशिष्ट प्रतिरोध के ज्ञान के बिना बनाए गए मानक फ़्यूज़ के लिए घर-निर्मित विकल्प है, जो कभी-कभी न केवल विद्युत सर्किट के विभिन्न तत्वों के जलने का कारण बनता है, बल्कि घरों में आग भी लगाता है और कारों में तारों का प्रज्वलन।

बिजली नेटवर्क में फ़्यूज़ के प्रतिस्थापन पर भी यही बात लागू होती है, जब एक छोटी रेटिंग के फ़्यूज़ के बजाय उच्च ऑपरेटिंग वर्तमान रेटिंग वाला फ़्यूज़ स्थापित किया जाता है। इससे बिजली के तारों की अधिकता होती है और यहां तक ​​​​कि दुखद परिणामों के साथ आग लगने की घटना भी होती है। यह फ्रेम हाउस के लिए विशेष रूप से सच है।

ऐतिहासिक संदर्भ

विद्युत प्रतिरोधकता की अवधारणा प्रसिद्ध जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज ओम के कार्यों के लिए धन्यवाद प्रकट हुई, जिन्होंने सैद्धांतिक रूप से पुष्टि की और कई प्रयोगों के दौरान वर्तमान ताकत, बैटरी के इलेक्ट्रोमोटिव बल और बैटरी के सभी भागों के प्रतिरोध के बीच संबंध साबित किया। सर्किट, इस प्रकार प्राथमिक विद्युत सर्किट के नियम की खोज, उसके बाद उसका नाम रखा गया। ओम ने कंडक्टर सामग्री की लंबाई और आकार पर लागू वोल्टेज की भयावहता पर प्रवाहित धारा के परिमाण की निर्भरता की जांच की, और एक संवाहक माध्यम के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रकार पर भी।

उसी समय, हमें सर हम्फ्री डेवी, एक अंग्रेजी रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी और भूविज्ञानी के काम के लिए श्रद्धांजलि अर्पित करनी चाहिए, जो किसी कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध की उसकी लंबाई और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र पर निर्भरता स्थापित करने वाले पहले व्यक्ति थे, और तापमान पर विद्युत चालकता की निर्भरता पर भी ध्यान दिया।

सामग्री के प्रकार पर विद्युत प्रवाह के प्रवाह की निर्भरता की जांच करते हुए, ओम ने पाया कि उसके लिए उपलब्ध प्रत्येक प्रवाहकीय सामग्री में वर्तमान के प्रवाह के प्रतिरोध की कुछ अंतर्निहित विशेषता थी।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ओम के समय में, आज के सबसे आम कंडक्टरों में से एक - एल्यूमीनियम - को विशेष रूप से कीमती धातु का दर्जा प्राप्त था, इसलिए ओम ने खुद को तांबा, चांदी, सोना, प्लैटिनम, जस्ता, टिन, सीसा के प्रयोगों तक सीमित कर लिया। और लोहा।

अंत में, ओम ने धातुओं में वर्तमान प्रवाह की प्रकृति के बारे में या तापमान पर उनके प्रतिरोध की निर्भरता के बारे में बिल्कुल कुछ भी नहीं जानते हुए, एक मौलिक विशेषता के रूप में एक सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता की अवधारणा को पेश किया।

विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध। परिभाषा

विद्युत प्रतिरोधकता या केवल प्रतिरोधकता एक प्रवाहकीय सामग्री की एक मूलभूत भौतिक विशेषता है जो विद्युत प्रवाह के पारित होने को रोकने के लिए किसी पदार्थ की क्षमता को दर्शाती है। इसे ग्रीक अक्षर ρ (उच्चारण रो) द्वारा निरूपित किया जाता है और इसकी गणना जॉर्ज ओम द्वारा प्राप्त प्रतिरोध की गणना के अनुभवजन्य सूत्र से की जाती है।

या यहाँ से

जहां आर ओह्म में प्रतिरोध है, एस एम²/ में क्षेत्र है, एल मीटर में लंबाई है

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स SI में विद्युत प्रतिरोधकता की इकाई ओम m में व्यक्त की जाती है।

यह 1 मीटर की लंबाई और 1 वर्ग मीटर / 1 ओम के क्रॉस-आंशिक क्षेत्र वाले कंडक्टर का प्रतिरोध है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, गणना की सुविधा के लिए, ओहम एमएम² / एम में व्यक्त विद्युत प्रतिरोधकता के व्युत्पन्न का उपयोग करने के लिए परंपरागत है। सबसे आम धातुओं और उनके मिश्र धातुओं के लिए प्रतिरोधकता मान संबंधित संदर्भ पुस्तकों में पाए जा सकते हैं।

टेबल्स 1 और 2 विभिन्न सबसे आम सामग्रियों के प्रतिरोधकता मान दिखाते हैं।

तालिका 1. कुछ धातुओं की प्रतिरोधकता

तालिका 2. आम मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता

विभिन्न मीडिया के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध। घटना का भौतिकी

धातुओं और उनके मिश्र धातुओं, अर्धचालकों और डाइलेक्ट्रिक्स के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध

आज, ज्ञान से लैस, हम किसी भी सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता की पूर्व-गणना करने में सक्षम हैं, दोनों प्राकृतिक और संश्लेषित, इसकी रासायनिक संरचना और अनुमानित भौतिक स्थिति के आधार पर।

यह ज्ञान हमें सामग्री की संभावनाओं का बेहतर उपयोग करने में मदद करता है, कभी-कभी काफी आकर्षक और अद्वितीय।

प्रचलित धारणाओं के दृष्टिगत भौतिकी की दृष्टि से ठोसों को क्रिस्टलीय, बहुक्रिस्टलीय तथा अक्रिस्टलीय पदार्थों में विभाजित किया गया है।

प्रतिरोधकता या इसकी माप की तकनीकी गणना के मामले में सबसे आसान तरीका अनाकार पदार्थों के मामले में है। उनके पास एक स्पष्ट क्रिस्टलीय संरचना नहीं है (हालांकि उनके पास ऐसे पदार्थों के सूक्ष्म समावेशन हो सकते हैं), रासायनिक संरचना में अपेक्षाकृत सजातीय हैं और किसी दिए गए सामग्री के गुणों को प्रदर्शित करते हैं।

एक ही रासायनिक संरचना के अपेक्षाकृत छोटे क्रिस्टल के संग्रह द्वारा गठित पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थों के लिए, गुणों का व्यवहार अनाकार पदार्थों के व्यवहार से बहुत अलग नहीं होता है, क्योंकि विद्युत प्रतिरोधकता को आमतौर पर किसी दिए गए सामग्री के नमूने की एक अभिन्न समग्र संपत्ति के रूप में परिभाषित किया जाता है।

स्थिति क्रिस्टलीय पदार्थों के साथ अधिक जटिल है, विशेष रूप से एकल क्रिस्टल के साथ, जिनके क्रिस्टल की समरूपता अक्षों के संबंध में विभिन्न विद्युत प्रतिरोधकता और अन्य विद्युत विशेषताएं हैं। इस संपत्ति को क्रिस्टल अनिसोट्रॉपी कहा जाता है और व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, क्वार्ट्ज ऑसिलेटर्स के रेडियो इंजीनियरिंग सर्किट में, जहां आवृत्ति स्थिरता किसी दिए गए क्वार्ट्ज क्रिस्टल में निहित आवृत्तियों की पीढ़ी द्वारा सटीक रूप से निर्धारित की जाती है।

हम में से प्रत्येक, एक कंप्यूटर, टैबलेट, मोबाइल फोन या स्मार्टफोन के मालिक होने के नाते, जिसमें iWatch तक की इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों के मालिक भी शामिल हैं, एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के भी मालिक हैं। इसके आधार पर, इलेक्ट्रॉनिक्स में क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्रों के उपयोग के पैमाने का अनुमान लगाया जा सकता है, जिसका अनुमान दसियों अरबों में है।

अन्य बातों के अलावा, कई सामग्रियों, विशेष रूप से अर्धचालकों की प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर करती है, इसलिए संदर्भ डेटा आमतौर पर माप तापमान के साथ दिया जाता है, आमतौर पर 20 डिग्री सेल्सियस।

प्लेटिनम के अनूठे गुण, जिसमें तापमान पर विद्युत प्रतिरोधकता की निरंतर और अच्छी तरह से अध्ययन की गई निर्भरता है, साथ ही उच्च शुद्धता वाली धातु प्राप्त करने की संभावना है, एक विस्तृत तापमान सीमा में इसके आधार पर सेंसर के निर्माण के लिए एक शर्त के रूप में कार्य किया। .

धातुओं के लिए, प्रतिरोधकता के संदर्भ मूल्यों का प्रसार नमूने के निर्माण के तरीकों और इस नमूने की धातु की रासायनिक शुद्धता के कारण होता है।

मिश्र धातुओं के लिए, प्रतिरोधकता के संदर्भ मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला नमूना तैयार करने के तरीकों और मिश्र धातु की संरचना की परिवर्तनशीलता के कारण होती है।

तरल पदार्थ की विद्युत प्रतिरोधकता (इलेक्ट्रोलाइट्स)

तरल पदार्थों की प्रतिरोधकता को समझना थर्मल हदबंदी और cations और anions की गतिशीलता के सिद्धांतों पर आधारित है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी पर सबसे आम तरल में, साधारण पानी, इसके कुछ अणु तापमान के प्रभाव में आयनों में विघटित हो जाते हैं: H+ धनायन और OH- ऋणायन। जब सामान्य परिस्थितियों में पानी में डूबे इलेक्ट्रोड पर एक बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है, तो उपरोक्त आयनों की गति के कारण करंट उत्पन्न होता है। जैसा कि यह निकला, अणुओं के पूरे संघ पानी के गुच्छों में बनते हैं, कभी-कभी H+ धनायनों या OH- ऋणायनों के साथ संयुक्त होते हैं। इसलिए, विद्युत वोल्टेज के प्रभाव में समूहों द्वारा आयनों का स्थानांतरण निम्नानुसार होता है: एक तरफ लागू विद्युत क्षेत्र की दिशा में एक आयन को स्वीकार करते हुए, क्लस्टर दूसरी तरफ एक समान आयन "गिराता है"। पानी में गुच्छों की उपस्थिति वैज्ञानिक तथ्य को पूरी तरह से समझाती है कि लगभग 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी का घनत्व सबसे अधिक होता है। इस मामले में अधिकांश पानी के अणु हाइड्रोजन और सहसंयोजक बंधों की क्रिया के कारण गुच्छों में हैं, व्यावहारिक रूप से अर्ध-क्रिस्टलीय अवस्था में; इस मामले में, थर्मल पृथक्करण न्यूनतम है, और बर्फ के क्रिस्टल का निर्माण, जिसका घनत्व कम है (बर्फ पानी में तैरता है), अभी तक शुरू नहीं हुआ है।

सामान्य तौर पर, तरल पदार्थों की प्रतिरोधकता तापमान पर अधिक निर्भर करती है, इसलिए यह विशेषता हमेशा 293 K के तापमान पर मापी जाती है, जो 20 ° C के तापमान से मेल खाती है।

पानी के अलावा, बड़ी संख्या में अन्य सॉल्वैंट्स हैं जो विलेय के आयनों और आयनों को बनाने में सक्षम हैं। ऐसे समाधानों की प्रतिरोधकता का ज्ञान और मापन भी बहुत व्यावहारिक महत्व का है।

लवण, अम्ल और क्षार के जलीय घोल के लिए, घुले हुए पदार्थ की सांद्रता घोल की प्रतिरोधकता को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। एक उदाहरण निम्न तालिका है, जो 18 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी में घुले विभिन्न पदार्थों के प्रतिरोधकता मूल्यों को दर्शाती है:

तालिका 3. 18 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी में घुले विभिन्न पदार्थों का प्रतिरोधकता मान

तालिकाओं का डेटा संक्षिप्त भौतिक और तकनीकी संदर्भ, खंड 1, - एम।: 1960 से लिया गया है।

इंसुलेटर की प्रतिरोधकता

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स, रेडियो इंजीनियरिंग और रोबोटिक्स की शाखाओं में अपेक्षाकृत उच्च प्रतिरोधकता वाले विभिन्न पदार्थों की एक पूरी कक्षा है। उनके एकत्रीकरण की स्थिति के बावजूद, यह ठोस, तरल या गैसीय हो, ऐसे पदार्थ इंसुलेटर कहलाते हैं। ऐसी सामग्रियों का उपयोग विद्युत सर्किट के अलग-अलग हिस्सों को एक दूसरे से अलग करने के लिए किया जाता है।

ठोस इंसुलेटर का एक उदाहरण परिचित लचीला विद्युत टेप है, जिसकी बदौलत हम विभिन्न तारों को जोड़ते समय इन्सुलेशन को पुनर्स्थापित करते हैं। बहुत से लोग ओवरहेड बिजली लाइनों के निलंबन के लिए पोर्सिलेन इंसुलेटर से परिचित हैं, इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ टेक्स्टोलाइट बोर्ड जो अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों, सिरेमिक, ग्लास और कई अन्य सामग्रियों का हिस्सा हैं। प्लास्टिक और इलास्टोमर्स पर आधारित आधुनिक ठोस इन्सुलेट सामग्री विभिन्न प्रकार के उपकरणों और उपकरणों में विभिन्न वोल्टेज के विद्युत प्रवाह का उपयोग करना सुरक्षित बनाती है।

ठोस इंसुलेटर के अलावा, उच्च प्रतिरोधकता वाले तरल इंसुलेटर का व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। विद्युत नेटवर्क के बिजली ट्रांसफार्मर में, तरल ट्रांसफार्मर तेल स्व-प्रेरण EMF के कारण इंटर-टर्न ब्रेकडाउन को रोकता है, जो कि घुमावों के घुमावों को मज़बूती से अलग करता है। तेल सर्किट ब्रेकरों में, वर्तमान स्रोतों को स्विच करते समय उत्पन्न होने वाले विद्युत चाप को बुझाने के लिए तेल का उपयोग किया जाता है। उच्च विद्युत प्रदर्शन के साथ कॉम्पैक्ट कैपेसिटर बनाने के लिए संधारित्र तेल का उपयोग किया जाता है; इन तेलों के अलावा, प्राकृतिक अरंडी का तेल और सिंथेटिक तेल तरल इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

सामान्य वायुमंडलीय दबाव में, सभी गैसें और उनके मिश्रण इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से उत्कृष्ट इन्सुलेटर होते हैं, लेकिन महान गैसों (क्सीनन, आर्गन, नियॉन, क्रिप्टन) में उनकी जड़ता के कारण उच्च प्रतिरोधकता होती है, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है प्रौद्योगिकी के कुछ क्षेत्र।

लेकिन सबसे आम इन्सुलेटर हवा है, मुख्य रूप से आणविक नाइट्रोजन (द्रव्यमान से 75%), आणविक ऑक्सीजन (द्रव्यमान से 23.15%), आर्गन (द्रव्यमान से 1.3%), कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन, पानी और कुछ अशुद्धियों से बना है। विभिन्न महान गैसें . यह पारंपरिक घरेलू लाइट स्विच, रिले-आधारित करंट स्विच, मैग्नेटिक स्टार्टर और मैकेनिकल सर्किट ब्रेकर में करंट के प्रवाह को अलग करता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वायुमंडलीय दबाव के नीचे गैसों या उनके मिश्रण के दबाव में कमी से उनकी विद्युत प्रतिरोधकता में वृद्धि होती है। इस अर्थ में आदर्श विसंवाहक निर्वात है।

विभिन्न मिट्टी के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध

विद्युत प्रतिष्ठानों में दुर्घटनाओं के मामले में किसी व्यक्ति को विद्युत प्रवाह के हानिकारक प्रभावों से बचाने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक सुरक्षात्मक ग्राउंडिंग डिवाइस है।

यह एक विद्युत बाड़े या आवास का एक सुरक्षात्मक अर्थिंग डिवाइस के लिए जानबूझकर कनेक्शन है। आमतौर पर, ग्राउंडिंग को स्टील या तांबे की स्ट्रिप्स, पाइप, छड़ या कोण के रूप में जमीन में 2.5 मीटर से अधिक की गहराई तक दफन किया जाता है, जो दुर्घटना की स्थिति में सर्किट के साथ करंट का प्रवाह सुनिश्चित करता है। डिवाइस - केस या केसिंग - अर्थ - एसी स्रोत का तटस्थ तार। इस सर्किट का प्रतिरोध 4 ओम से अधिक नहीं होना चाहिए। इस मामले में, आपातकालीन उपकरण के शरीर पर वोल्टेज उन मूल्यों तक कम हो जाता है जो मनुष्यों के लिए सुरक्षित हैं, और विद्युत सर्किट की सुरक्षा के लिए स्वचालित उपकरण एक तरह से या किसी अन्य आपातकालीन उपकरण को बंद कर देते हैं।

सुरक्षात्मक ग्राउंडिंग के तत्वों की गणना करते समय, मिट्टी की प्रतिरोधकता का ज्ञान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न हो सकता है।

संदर्भ तालिकाओं के डेटा के अनुसार, ग्राउंडिंग डिवाइस का क्षेत्र चुना जाता है, ग्राउंडिंग तत्वों की संख्या और पूरे डिवाइस के वास्तविक डिज़ाइन की गणना इससे की जाती है। सुरक्षात्मक अर्थिंग डिवाइस के संरचनात्मक तत्वों का कनेक्शन वेल्डिंग द्वारा किया जाता है।

इलेक्ट्रोटोमोग्राफी

विद्युत अन्वेषण निकट-सतह भूवैज्ञानिक वातावरण का अध्ययन करता है, जिसका उपयोग विभिन्न कृत्रिम विद्युत और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के अध्ययन के आधार पर अयस्क और गैर-धात्विक खनिजों और अन्य वस्तुओं की खोज के लिए किया जाता है। विद्युत अन्वेषण का एक विशेष मामला विद्युत प्रतिरोधकता टोमोग्राफी है - चट्टानों के गुणों को उनकी प्रतिरोधकता द्वारा निर्धारित करने की एक विधि।

विधि का सार इस तथ्य में निहित है कि विद्युत क्षेत्र स्रोत की एक निश्चित स्थिति में, विभिन्न जांचों पर वोल्टेज माप लिया जाता है, फिर क्षेत्र स्रोत को दूसरी जगह ले जाया जाता है या किसी अन्य स्रोत पर स्विच किया जाता है और माप दोहराया जाता है। फील्ड स्रोत और फील्ड रिसीवर जांच सतह पर और कुओं में रखी जाती है।

फिर प्राप्त डेटा को आधुनिक कंप्यूटर प्रोसेसिंग विधियों का उपयोग करके संसाधित और व्याख्या किया जाता है जो दो-आयामी और तीन-आयामी छवियों के रूप में जानकारी को देखने की अनुमति देता है।

एक बहुत ही सटीक खोज पद्धति होने के नाते, इलेक्ट्रोटोमोग्राफी भूवैज्ञानिकों, पुरातत्वविदों और जीवाश्म विज्ञानियों को अमूल्य सहायता प्रदान करती है।

खनिज जमा की घटना के रूप और उनके वितरण की सीमाओं (रूपरेखा) का निर्धारण करने से खनिजों के शिरापरक जमा होने की पहचान करना संभव हो जाता है, जो उनके बाद के विकास की लागत को काफी कम कर देता है।

पुरातत्वविदों के लिए, यह खोज पद्धति प्राचीन कब्रों के स्थान और उनमें कलाकृतियों की उपस्थिति के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करती है, जिससे उत्खनन लागत कम हो जाती है।

पालेओजूलोगिस्ट इलेक्ट्रोटोमोग्राफी का उपयोग प्राचीन जानवरों के जीवाश्म अवशेषों को देखने के लिए करते हैं; उनके काम के परिणाम प्राकृतिक विज्ञान संग्रहालयों में प्रागैतिहासिक मेगाफौना के कंकालों के अद्भुत पुनर्निर्माण के रूप में देखे जा सकते हैं।

इसके अलावा, इंजीनियरिंग संरचनाओं के निर्माण और बाद के संचालन में विद्युत टोमोग्राफी का उपयोग किया जाता है: ऊंची इमारतों, बांधों, बांधों, तटबंधों और अन्य।

व्यवहार में प्रतिरोधकता परिभाषाएँ

कभी-कभी, व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए, हमें किसी पदार्थ की संरचना का निर्धारण करने के कार्य का सामना करना पड़ सकता है, उदाहरण के लिए, पॉलीस्टीरिन फोम कटर के लिए एक तार। हमारे पास अज्ञात विभिन्न सामग्रियों से उपयुक्त व्यास के तार के दो तार हैं। समस्या को हल करने के लिए, उनकी विद्युत प्रतिरोधकता का पता लगाना आवश्यक है और फिर पाए गए मानों के बीच अंतर या संदर्भ तालिका का उपयोग करके तार की सामग्री का निर्धारण करना आवश्यक है।

हम एक टेप माप के साथ मापते हैं और प्रत्येक नमूने से 2 मीटर तार काटते हैं। आइए एक माइक्रोमीटर के साथ तार व्यास d₁ और d₂ निर्धारित करें। मल्टीमीटर को प्रतिरोध माप की निचली सीमा तक चालू करके, हम नमूना R₁ के प्रतिरोध को मापते हैं। हम दूसरे नमूने के लिए प्रक्रिया दोहराते हैं और इसके प्रतिरोध R₂ को भी मापते हैं।

हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि तारों के क्रॉस-आंशिक क्षेत्र की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

एस = π डी 2/4

अब विद्युत प्रतिरोधकता की गणना करने का सूत्र इस प्रकार होगा:

ρ = आर π घ 2/4 एल

ऊपर दिए गए लेख में दी गई प्रतिरोधकता की गणना के सूत्र में L, d₁ और R₁ के प्राप्त मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम पहले नमूने के लिए ρ₁ के मान की गणना करते हैं।

ρ 1 \u003d 0.12 ओम मिमी 2 / मी

L, d₂ और R₂ के प्राप्त मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हुए, हम दूसरे नमूने के लिए ρ₂ के मान की गणना करते हैं।

ρ 2 \u003d 1.2 ओम मिमी 2 / मी

उपरोक्त तालिका 2 के संदर्भ डेटा के साथ ρ₁ और ρ₂ के मूल्यों की तुलना करने से, हम निष्कर्ष निकालते हैं कि पहले नमूने की सामग्री स्टील है, और दूसरा नमूना नाइक्रोम है, जिससे हम कटर स्ट्रिंग बनायेंगे।

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प्रतिरोधकताधातु विद्युत प्रवाह के मार्ग का विरोध करने के लिए उनके गुणों का एक उपाय है। यह मान ओम-मीटर (Ohm⋅m) में व्यक्त किया जाता है। प्रतिरोधकता का प्रतीक ग्रीक अक्षर ρ (rho) है। उच्च प्रतिरोधकता का मतलब है कि सामग्री विद्युत आवेश का अच्छी तरह से संचालन नहीं करती है।

प्रतिरोधकता

विद्युत प्रतिरोधकता को धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र की ताकत और उसमें वर्तमान घनत्व के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

कहाँ:
ρ धातु की प्रतिरोधकता है (Ohm⋅m),
ई विद्युत क्षेत्र की ताकत है (वी/एम),
J धातु में विद्युत धारा घनत्व का मान है (A/m2)

यदि धातु में विद्युत क्षेत्र की ताकत (ई) बहुत अधिक है, और वर्तमान घनत्व (जे) बहुत छोटा है, तो इसका मतलब है कि धातु में उच्च प्रतिरोधकता है।

प्रतिरोधकता का व्युत्क्रम विद्युत चालकता है, जो इंगित करता है कि सामग्री विद्युत प्रवाह को कितनी अच्छी तरह संचालित करती है:

σ सामग्री की चालकता है, जिसे सीमेंस प्रति मीटर (S/m) में व्यक्त किया जाता है।

विद्युतीय प्रतिरोध

विद्युत प्रतिरोध, घटकों में से एक, ओम (ओम) में व्यक्त किया गया है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विद्युत प्रतिरोध और प्रतिरोधकता एक ही चीज नहीं हैं। प्रतिरोधकता पदार्थ का गुण है, जबकि विद्युत प्रतिरोध वस्तु का गुण है।

एक प्रतिरोधक का विद्युत प्रतिरोध उस सामग्री के आकार और प्रतिरोधकता के संयोजन से निर्धारित होता है जिससे इसे बनाया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक लंबे और पतले तार से बने तार प्रतिरोधक का प्रतिरोध उसी धातु के छोटे और मोटे तार से बने प्रतिरोधक से अधिक होता है।

इसी समय, उच्च प्रतिरोधकता सामग्री से बने तार-घाव प्रतिरोधी में कम प्रतिरोधकता सामग्री से बने प्रतिरोधी की तुलना में उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है। और यह सब इस तथ्य के बावजूद कि दोनों प्रतिरोधक समान लंबाई और व्यास के तार से बने होते हैं।

एक दृष्टांत के रूप में, हम हाइड्रोलिक प्रणाली के साथ एक सादृश्य बना सकते हैं, जहां पानी को पाइपों के माध्यम से पंप किया जाता है।

• पाइप जितना लंबा और पतला होगा, उतना ही अधिक जल प्रतिरोध प्रदान किया जाएगा।
• बिना बालू वाले पाइप की तुलना में रेत से भरा पाइप पानी का अधिक प्रतिरोध करेगा।

तार प्रतिरोध

तार का प्रतिरोध मान तीन मापदंडों पर निर्भर करता है: धातु की प्रतिरोधकता, तार की लंबाई और व्यास। तार प्रतिरोध की गणना के लिए सूत्र:

कहाँ:
आर - तार प्रतिरोध (ओम)
ρ - धातु का विशिष्ट प्रतिरोध (Ohm.m)
एल - तार की लंबाई (एम)
ए - तार का क्रॉस-आंशिक क्षेत्र (एम 2)

एक उदाहरण के रूप में, 1.10×10-6 ohm.m की प्रतिरोधकता के साथ एक निक्रोम तार प्रतिरोधक पर विचार करें। तार की लंबाई 1500 मिमी और व्यास 0.5 मिमी है। इन तीन मापदंडों के आधार पर, हम निक्रोम तार के प्रतिरोध की गणना करते हैं:

आर \u003d 1.1 * 10 -6 * (1.5 / 0.000000196) \u003d 8.4 ओम

निक्रोम और कॉन्स्टेंटन को अक्सर प्रतिरोध सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। नीचे दी गई तालिका में आप सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली कुछ धातुओं की प्रतिरोधकता देख सकते हैं।

सतह प्रतिरोध

सतह प्रतिरोध मान की गणना तार प्रतिरोध के समान ही की जाती है। इस मामले में, क्रॉस-आंशिक क्षेत्र को डब्ल्यू और टी के उत्पाद के रूप में दर्शाया जा सकता है:

कुछ सामग्रियों के लिए, जैसे पतली फिल्मों के लिए, प्रतिरोधकता और फिल्म की मोटाई के बीच संबंध को परत शीट प्रतिरोध RS कहा जाता है:

जहाँ RS को ओम में मापा जाता है। इस गणना में, फिल्म की मोटाई स्थिर होनी चाहिए।

अक्सर, प्रतिरोधी निर्माता विद्युत प्रवाह के लिए पथ बढ़ाने के लिए प्रतिरोध बढ़ाने के लिए फिल्म में ट्रैक काट देते हैं।

प्रतिरोधक सामग्री के गुण

किसी धातु की प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर करती है। उनके मान आमतौर पर कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) के लिए दिए जाते हैं। तापमान में परिवर्तन के परिणामस्वरूप प्रतिरोधकता में परिवर्तन तापमान गुणांक की विशेषता है।

उदाहरण के लिए, थर्मिस्टर्स (थर्मिस्टर्स) में, इस गुण का उपयोग तापमान को मापने के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, सटीक इलेक्ट्रॉनिक्स में, यह एक अवांछनीय प्रभाव है।
धातु फिल्म प्रतिरोधों में उत्कृष्ट तापमान स्थिरता गुण होते हैं। यह न केवल सामग्री की कम प्रतिरोधकता के कारण प्राप्त किया जाता है, बल्कि स्वयं प्रतिरोधक के यांत्रिक डिजाइन के कारण भी प्राप्त किया जाता है।

प्रतिरोधों के निर्माण में कई अलग-अलग सामग्रियों और मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। अपनी उच्च प्रतिरोधकता और उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रतिरोध के कारण निक्रोम (निकल और क्रोमियम का एक मिश्रधातु) का उपयोग अक्सर वायरवाउंड प्रतिरोधक बनाने के लिए एक सामग्री के रूप में किया जाता है। इसका नुकसान यह है कि इसे सोल्डर नहीं किया जा सकता है। कॉन्स्टेंटन, एक अन्य लोकप्रिय सामग्री, टांका लगाने में आसान है और इसका तापमान गुणांक कम है।

किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता क्या होती है? सरल शब्दों में इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आपको भौतिकी के पाठ्यक्रम को याद रखना होगा और इस परिभाषा के भौतिक अवतार को प्रस्तुत करना होगा। पदार्थ के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, और यह बदले में, कुछ बल के साथ विद्युत प्रवाह को रोकता है।

किसी पदार्थ की प्रतिरोधकता की अवधारणा

यह यह मान है, जो दर्शाता है कि पदार्थ वर्तमान के साथ कितना हस्तक्षेप करता है, वह प्रतिरोधकता (लैटिन अक्षर "आरओ") है। इकाइयों की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली में, प्रतिरोध ओम में व्यक्तमीटर से गुणा करें। गणना करने का सूत्र है: "प्रतिरोध को क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र से गुणा किया जाता है और कंडक्टर की लंबाई से विभाजित किया जाता है।"

प्रश्न उठता है: "प्रतिरोधकता का पता लगाने के लिए दूसरे प्रतिरोध का उपयोग क्यों किया जाता है?"। उत्तर सरल है, दो अलग-अलग मात्राएँ हैं - प्रतिरोधकता और प्रतिरोध। दूसरा दिखाता है कि पदार्थ इसके माध्यम से वर्तमान के पारित होने को कितना रोकने में सक्षम है, और पहला लगभग एक ही चीज़ दिखाता है, केवल हम अब एक सामान्य अर्थ में पदार्थ के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, लेकिन एक विशिष्ट लंबाई वाले कंडक्टर के बारे में और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, जो इस पदार्थ से बने होते हैं।

विद्युत प्रवाहित करने के लिए किसी पदार्थ की क्षमता को दर्शाने वाले पारस्परिक मूल्य को विद्युत चालकता कहा जाता है और वह सूत्र जिसके द्वारा विशिष्ट प्रतिरोध की गणना की जाती है, सीधे विशिष्ट चालकता से संबंधित होता है।

तांबे का प्रयोग

विभिन्न धातुओं द्वारा विद्युत प्रवाह की चालकता की गणना में प्रतिरोधकता की अवधारणा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन गणनाओं के आधार पर, निर्माण, उपकरण बनाने और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले विद्युत कंडक्टरों के निर्माण के लिए किसी विशेष धातु का उपयोग करने की सलाह पर निर्णय लिया जाता है।

धातुओं के प्रतिरोध की तालिका

क्या विशिष्ट टेबल हैं? जिसमें धातुओं के संचरण और प्रतिरोध पर उपलब्ध आंकड़ों को एक साथ लाया जाता है, एक नियम के रूप में, कुछ शर्तों के लिए इन तालिकाओं की गणना की जाती है।

विशेष रूप से प्रसिद्ध धातु एकल क्रिस्टल की प्रतिरोध तालिकाबीस डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, साथ ही धातुओं और मिश्र धातुओं के प्रतिरोध की एक तालिका।

इन तालिकाओं का उपयोग तथाकथित आदर्श परिस्थितियों में विभिन्न डेटा की गणना करने के लिए किया जाता है, विशिष्ट उद्देश्यों के लिए मूल्यों की गणना करने के लिए, सूत्रों का उपयोग किया जाना चाहिए।

ताँबा। इसकी विशेषताएं और गुण

पदार्थ और गुणों का विवरण

कॉपर एक धातु है जिसे मानव जाति ने बहुत लंबे समय से खोजा है और लंबे समय से विभिन्न तकनीकी उद्देश्यों के लिए भी इसका उपयोग किया जाता रहा है। कॉपर उच्च विद्युत चालकता के साथ एक बहुत ही निंदनीय और तन्य धातु है, जो इसे विभिन्न तारों और कंडक्टरों को बनाने के लिए बहुत लोकप्रिय बनाता है।

तांबे के भौतिक गुण:

• गलनांक - 1084 डिग्री सेल्सियस;
• क्वथनांक - 2560 डिग्री सेल्सियस;
• 20 डिग्री पर घनत्व - 8890 किलोग्राम घन मीटर से विभाजित;
• निरंतर दबाव और 20 डिग्री के तापमान पर विशिष्ट ताप क्षमता - 385 kJ / J * किग्रा
• विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध - 0.01724;

कॉपर ग्रेड

इस धातु को कई समूहों या ग्रेड में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना गुण है और उद्योग में इसका उपयोग है:

1. केबल और कंडक्टर के उत्पादन के लिए ग्रेड M00, M0, M1 उत्कृष्ट हैं; जब पिघलाया जाता है, तो ऑक्सीजन ओवरसैचुरेशन को बाहर रखा जाता है।
2. M2 और M3 ग्रेड कम लागत वाले विकल्प हैं जो छोटे रोल्ड उत्पादों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और अधिकांश छोटे पैमाने के तकनीकी और औद्योगिक अनुप्रयोगों को संतुष्ट करते हैं।
3. ग्रेड M1, M1f, M1r, M2r, M3r महंगे कॉपर ग्रेड हैं जो विशिष्ट आवश्यकताओं और अनुरोधों के साथ विशिष्ट उपभोक्ता के लिए बनाए जाते हैं।

आपस में ब्रांड कई मायनों में भिन्न:

तांबे के गुणों पर अशुद्धियों का प्रभाव

अशुद्धता उत्पादों के यांत्रिक, तकनीकी और परिचालन गुणों को प्रभावित कर सकती है।

अंत में, इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि तांबा अद्वितीय गुणों वाली एक अद्वितीय धातु है। इसका उपयोग मोटर वाहन उद्योग, विद्युत उद्योग, विद्युत उपकरणों, उपभोक्ता वस्तुओं, घड़ियों, कंप्यूटरों और बहुत कुछ के लिए तत्वों के निर्माण में किया जाता है। इसकी कम प्रतिरोधकता के साथ, यह धातु कंडक्टर और अन्य विद्युत उपकरणों के निर्माण के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री है। इस संपत्ति के साथ, तांबा केवल चांदी से आगे निकल जाता है, लेकिन इसकी उच्च लागत के कारण, इसे विद्युत उद्योग में समान आवेदन नहीं मिला है।

ओम में व्यक्त विद्युत प्रतिरोध, "प्रतिरोधकता" की अवधारणा से अलग है। यह समझने के लिए कि प्रतिरोधकता क्या है, इसे सामग्री के भौतिक गुणों से संबंधित करना आवश्यक है।

चालकता और प्रतिरोधकता पर

सामग्री के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह स्वतंत्र रूप से नहीं चलता है। एक स्थिर तापमान पर प्राथमिक कण आराम की अवस्था के चारों ओर झूलते हैं। इसके अलावा, चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन एक समान आवेश के कारण आपसी प्रतिकर्षण द्वारा एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। इस प्रकार, प्रतिरोध उत्पन्न होता है।

चालकता सामग्री की एक आंतरिक विशेषता है और उस आसानी को निर्धारित करती है जिसके साथ किसी पदार्थ को विद्युत क्षेत्र के अधीन किया जाता है। प्रतिरोधकता किसी सामग्री के माध्यम से चलने में इलेक्ट्रॉनों की कठिनाई की डिग्री का पारस्परिक है, यह संकेत देता है कि कंडक्टर कितना अच्छा या बुरा है।

महत्वपूर्ण!एक उच्च विद्युत प्रतिरोधकता मूल्य इंगित करता है कि सामग्री खराब प्रवाहकीय है, जबकि एक कम मूल्य एक अच्छी प्रवाहकीय सामग्री को इंगित करता है।

विशिष्ट चालकता को अक्षर σ द्वारा निरूपित किया जाता है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

प्रतिरोधकता ρ, एक व्युत्क्रम सूचक के रूप में, निम्नानुसार पाया जा सकता है:

इस अभिव्यक्ति में, ई उत्पन्न विद्युत क्षेत्र (वी / एम) की ताकत है, और जे विद्युत प्रवाह (ए / एम²) की घनत्व है। तब माप की इकाई ρ होगी:

वी/एम एक्स एम²/ए = ओम एम।

विशिष्ट चालकता σ के लिए, जिस इकाई में इसे मापा जाता है वह एसएम/एम या सीमेंस प्रति मीटर है।

सामग्री के प्रकार

सामग्रियों की प्रतिरोधकता के अनुसार, उन्हें कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. कंडक्टर। इनमें सभी धातु, मिश्र धातु, आयनों में अलग-अलग समाधान, साथ ही साथ प्लाज्मा सहित तापीय रूप से उत्तेजित गैसें शामिल हैं। गैर-धातुओं में, ग्रेफाइट को एक उदाहरण के रूप में उद्धृत किया जा सकता है;
2. सेमीकंडक्टर, जो वास्तव में गैर-प्रवाहकीय सामग्री हैं, जिनमें से क्रिस्टल जाली को अधिक या कम संख्या में बाध्य इलेक्ट्रॉनों के साथ विदेशी परमाणुओं को शामिल करने के उद्देश्य से डोप किया जाता है। नतीजतन, जाली संरचना में अर्ध-मुक्त अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन या छेद बनते हैं, जो वर्तमान चालकता में योगदान करते हैं;
3. अलग-अलग डाइलेक्ट्रिक्स या इंसुलेटर वे सभी सामग्रियां हैं जिनमें सामान्य परिस्थितियों में मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।

विद्युत ऊर्जा के परिवहन के लिए या घरेलू और औद्योगिक विद्युत प्रतिष्ठानों में, एकल-कोर या मल्टी-कोर केबल के रूप में अक्सर उपयोग की जाने वाली सामग्री तांबा होती है। एक वैकल्पिक धातु एल्यूमीनियम है, हालांकि तांबे की प्रतिरोधकता एल्यूमीनियम की प्रतिरोधकता का 60% है। लेकिन यह तांबे की तुलना में बहुत हल्का है, जो उच्च वोल्टेज नेटवर्क की विद्युत लाइनों में इसके उपयोग को पूर्व निर्धारित करता है। कंडक्टर के रूप में सोने का उपयोग विशेष उद्देश्यों के लिए विद्युत परिपथों में किया जाता है।

दिलचस्प।इस मूल्य के मानक के रूप में 1913 में अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन द्वारा शुद्ध तांबे की विद्युत चालकता को अपनाया गया था। परिभाषा के अनुसार, 20° पर मापी गई ताँबे की चालकता 0.58108 S/m है। इस मान को 100% LACS कहा जाता है, और शेष सामग्रियों की चालकता को LACS के एक निश्चित प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

अधिकांश धातुओं का चालकता मान 100% LACS से कम होता है। हालांकि, अपवाद हैं, जैसे चांदी या बहुत उच्च चालकता वाले विशेष तांबे, क्रमशः सी-103 और सी-110 नामित।

डाइलेक्ट्रिक्स बिजली का संचालन नहीं करते हैं और इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। इंसुलेटर के उदाहरण:

• काँच,
• मिट्टी के पात्र,
• प्लास्टिक,
• रबड़,
• अभ्रक,
• मोम,
• कागज़,
• सूखी लकड़ी,
• चीनी मिटटी,
• औद्योगिक और विद्युत उपयोग के लिए कुछ वसा और बेकेलाइट।

तीन समूहों के बीच, संक्रमण द्रव हैं। यह निश्चित रूप से जाना जाता है: बिल्कुल गैर-प्रवाहकीय मीडिया और सामग्री नहीं हैं। उदाहरण के लिए, हवा कमरे के तापमान पर एक इन्सुलेटर है, लेकिन एक मजबूत कम आवृत्ति संकेत की स्थिति में, यह कंडक्टर बन सकता है।

चालकता का निर्धारण

विभिन्न पदार्थों की विद्युत प्रतिरोधकता की तुलना करते समय, मानकीकृत माप स्थितियों की आवश्यकता होती है:

1. तरल पदार्थ, खराब कंडक्टर और इंसुलेटर के मामले में, 10 मिमी की लंबाई के साथ क्यूबिक नमूने का उपयोग करें;
2. मिट्टी और भूवैज्ञानिक संरचनाओं के प्रतिरोधकता मूल्यों को क्यूब्स पर प्रत्येक रिब की लंबाई 1 मीटर के साथ निर्धारित किया जाता है;
3. किसी विलयन की चालकता उसके आयनों की सांद्रता पर निर्भर करती है। एक सांद्रित विलयन कम वियोजित होता है और इसमें कम आवेश वाहक होते हैं, जो चालकता को कम करता है। जैसे-जैसे तनुता बढ़ती है, आयन युग्मों की संख्या बढ़ती जाती है। समाधान की एकाग्रता 10% पर सेट है;
4. धातु के कंडक्टरों की प्रतिरोधकता निर्धारित करने के लिए, मीटर लंबाई के तारों और 1 मिमी² के क्रॉस सेक्शन का उपयोग किया जाता है।

यदि कोई सामग्री, जैसे धातु, मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान कर सकती है, तो जब एक संभावित अंतर लागू किया जाता है, तो तार के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित होगा। जैसे ही वोल्टेज बढ़ता है, अधिक इलेक्ट्रॉन पदार्थ के माध्यम से एक समय इकाई में चले जाते हैं। यदि सभी अतिरिक्त पैरामीटर (तापमान, पार-अनुभागीय क्षेत्र, तार की लंबाई और सामग्री) अपरिवर्तित हैं, तो वर्तमान से लागू वोल्टेज का अनुपात भी स्थिर होता है और इसे चालकता कहा जाता है:

तदनुसार, विद्युत प्रतिरोध होगा:

परिणाम ओम में है।

बदले में, कंडक्टर अलग-अलग लंबाई, क्रॉस-अनुभागीय आकार और विभिन्न सामग्रियों से बना हो सकता है, जिस पर आर का मूल्य निर्भर करता है। गणितीय रूप से, यह रिश्ता इस तरह दिखता है:

भौतिक कारक गुणांक ρ को ध्यान में रखता है।

इससे हम प्रतिरोधकता का सूत्र प्राप्त कर सकते हैं:

यदि S और l के मान प्रतिरोधकता की तुलनात्मक गणना के लिए दी गई शर्तों के अनुरूप हैं, अर्थात 1 mm² और 1 m, तो ρ = R. जब कंडक्टर के आयाम बदलते हैं, तो ओम की संख्या भी बदल जाती है।