तारांचा विद्युत प्रतिकार

विद्युत प्रतिकार आणि चालकता संकल्पना

कोणतेही शरीर ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह वाहतो त्याला विशिष्ट प्रतिकार असतो. विद्युतप्रवाह जाण्यापासून रोखण्यासाठी प्रवाहकीय सामग्रीच्या गुणधर्माला विद्युत प्रतिरोध म्हणतात.

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत अशा प्रकारे धातूच्या कंडक्टरच्या विद्युत प्रतिकाराचे स्वरूप स्पष्ट करतो. मुक्त इलेक्ट्रॉन, तारेच्या बाजूने फिरत असताना, त्यांच्या मार्गावर अणू आणि इतर इलेक्ट्रॉन्सना असंख्य वेळा भेटतात आणि त्यांच्याशी संवाद साधताना त्यांची काही ऊर्जा अपरिहार्यपणे गमावते. तरीही इलेक्ट्रॉन त्यांच्या गतीला प्रतिकार करतात. भिन्न अणु संरचना असलेल्या भिन्न धातूच्या कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाहास भिन्न प्रतिकार असतो.

तंतोतंत हेच द्रव वाहक आणि वायूंच्या विद्युत प्रवाहाच्या मार्गावरील प्रतिकार स्पष्ट करते. तथापि, आपण हे विसरू नये की या पदार्थांमध्ये इलेक्ट्रॉन नव्हे तर रेणूंचे चार्ज केलेले कण त्यांच्या हालचाली दरम्यान प्रतिकार करतात.

प्रतिकार लॅटिन अक्षरे R किंवा r द्वारे दर्शविला जातो.

ओम हे विद्युत प्रतिकाराचे एकक म्हणून घेतले जाते.

ओम म्हणजे 0 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 1 मिमी 2 च्या क्रॉस सेक्शनसह 106.3 सेमी उंच पाराच्या स्तंभाचा प्रतिकार.

जर, उदाहरणार्थ, वायरचा विद्युतीय प्रतिकार 4 ohms असेल, तर ते असे लिहिले आहे: R = 4 ohms किंवा r = 4 th.

मोठ्या मूल्याच्या प्रतिकारांचे मोजमाप करण्यासाठी, megohm नावाचे एकक अवलंबले जाते.

एक मेघोहम 1 दशलक्ष ohms बरोबर असतो.

वायरची प्रतिकारशक्ती जितकी जास्त तितकी ती खराब विद्युत प्रवाह चालवते आणि याउलट, वायरचा प्रतिकार जितका कमी तितका या वायरमधून विद्युत प्रवाह जाणे सोपे होते.

म्हणूनच, कंडक्टरच्या वैशिष्ट्यांसाठी (त्याद्वारे विद्युत प्रवाह जाण्याच्या दृष्टिकोनातून), कोणीही केवळ त्याचा प्रतिकारच नव्हे तर प्रतिरोधकतेचे उलट मूल्य देखील विचारात घेऊ शकते आणि त्याला चालकता म्हणतात.

विद्युत चालकता ही सामग्री स्वतःमधून विद्युत प्रवाह पास करण्याच्या क्षमतेला म्हणतात.

कंडक्टन्स हे रेझिस्टन्सचे परस्पर असल्याने, ते 1 /R म्हणून व्यक्त केले जाते, कंडक्टन्स लॅटिन अक्षर g द्वारे दर्शविले जाते.

कंडक्टरच्या सामग्रीचा प्रभाव, त्याची परिमाणे आणि विद्युत प्रतिकाराच्या मूल्यावर सभोवतालचे तापमान

वेगवेगळ्या तारांचा प्रतिकार ते बनवलेल्या सामग्रीवर अवलंबून असते. विविध सामग्रीच्या विद्युत प्रतिकारांचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, तथाकथित संकल्पना प्रतिकार.

1 मीटर लांबीच्या आणि 1 मिमी 2 च्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रासह वायरचा प्रतिकार म्हणतात. प्रतिकार ग्रीक अक्षर r द्वारे दर्शविला जातो. प्रत्येक सामग्री ज्यापासून कंडक्टर बनविला जातो त्याचे स्वतःचे विशिष्ट प्रतिरोध असते.

उदाहरणार्थ, तांब्याचा प्रतिकार 0.017 आहे, म्हणजेच 1 मीटर लांबीच्या आणि 1 मिमी 2 च्या क्रॉस सेक्शनसह तांब्याच्या तारेचा प्रतिकार 0.017 ओम आहे. अॅल्युमिनियमचा प्रतिकार 0.03 आहे, लोहाचा प्रतिकार 0.12 आहे, कॉन्स्टंटनचा प्रतिकार 0.48 आहे आणि निक्रोमचा प्रतिकार 1-1.1 आहे.

याबद्दल अधिक वाचा येथे: विद्युत प्रतिकार म्हणजे काय?

वायरचा प्रतिकार त्याच्या लांबीच्या थेट प्रमाणात असतो, म्हणजेच वायर जितकी लांब तितकी त्याची विद्युत प्रतिरोधकता जास्त असते.

वायरचा प्रतिकार त्याच्या क्रॉस-सेक्शनल एरियाच्या व्यस्त प्रमाणात असतो, म्हणजेच वायर जितकी जाड तितकी त्याची प्रतिकारशक्ती कमी आणि याउलट, वायर जितकी पातळ तितकी त्याची प्रतिकारशक्ती जास्त.

हे नाते अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी, दोन जोड्यांच्या संप्रेषण वाहिन्यांची कल्पना करा, एक जोडणी पातळ जोडणारी नळी आणि दुसरी जाड. हे स्पष्ट आहे की जेव्हा एक भांडे (प्रत्येक जोडी) पाण्याने भरलेले असते, तेव्हा जाड पाईपद्वारे दुसर्या भांड्यात त्याचे हस्तांतरण पातळ पाण्याच्या तुलनेत खूप वेगाने होते, म्हणजे. जाड पाईपला पाण्याच्या प्रवाहाला कमी प्रतिकार असेल. त्याचप्रमाणे, पातळ तारेपेक्षा जाड तारेमधून विद्युत प्रवाह जाणे सोपे आहे, म्हणजेच आधीच्या तारेपेक्षा कमी प्रतिकार असतो.

कंडक्टरचा विद्युत प्रतिकार हा ज्या सामग्रीपासून हा कंडक्टर बनवला जातो त्या सामग्रीच्या विशिष्ट प्रतिकाराइतका असतो, कंडक्टरच्या लांबीने गुणाकार केला जातो आणि त्याच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्राच्या क्षेत्रफळाने भागला जातो. कंडक्टर:

R = p l / S,

जेथे — R — वायरचा प्रतिकार, ओम, l — m, C मधील वायरमधील लांबी — वायरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, mm2.

सूत्राद्वारे गणना केलेल्या गोल वायरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रः

S = Pi xd2 / 4

जेथे Pi हे 3.14 च्या बरोबरीचे स्थिर मूल्य आहे; d — वायरचा व्यास.

आणि अशा प्रकारे वायरची लांबी निश्चित केली जाते:

l = S R/p,

या सूत्रामुळे वायरची लांबी, त्याचा क्रॉस-सेक्शन आणि रेझिस्टन्स निश्चित करणे शक्य होते, जर फॉर्म्युलामध्ये समाविष्ट केलेले इतर प्रमाण ज्ञात असेल.

वायरचे क्रॉस-सेक्शनल एरिया निश्चित करणे आवश्यक असल्यास, सूत्र खालील फॉर्मकडे नेतो:

S = p l / R

समान सूत्राचे रूपांतर करून आणि p च्या दृष्टीने समानता सोडवल्यास, आपल्याला वायरचा प्रतिकार आढळतो:

R = R S / l

नंतरचे सूत्र अशा प्रकरणांमध्ये वापरले पाहिजे जेथे कंडक्टरचा प्रतिकार आणि परिमाणे ज्ञात आहेत, परंतु त्याची सामग्री अज्ञात आहे, आणि शिवाय, त्याच्या स्वरूपावरून निर्धारित करणे कठीण आहे. हे करण्यासाठी, वायरचा प्रतिकार निश्चित करणे आवश्यक आहे आणि, टेबल वापरुन, अशा प्रतिकारासह सामग्री शोधा.

तारांच्या प्रतिकारशक्तीवर परिणाम करणारा आणखी एक घटक म्हणजे तापमान.

हे स्थापित केले गेले आहे की तापमानात वाढ झाल्यामुळे, धातूच्या तारांचा प्रतिकार वाढतो आणि कमी होताना तो कमी होतो. शुद्ध धातूच्या कंडक्टरच्या प्रतिकारातील ही वाढ किंवा घट जवळजवळ समान आहे आणि सरासरी 0.4% प्रति 1 °C आहे... द्रव वाहक आणि कोळशाचा प्रतिकार वाढत्या तापमानासह कमी होतो.

पदार्थाच्या संरचनेचा इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत वाढत्या तापमानासह मेटल कंडक्टरच्या प्रतिकार वाढीसाठी खालील स्पष्टीकरण देतो.गरम झाल्यावर, कंडक्टरला थर्मल ऊर्जा मिळते, जी अपरिहार्यपणे पदार्थाच्या सर्व अणूंमध्ये प्रसारित केली जाते, परिणामी त्यांच्या हालचालीची तीव्रता वाढते. अणूंची वाढलेली हालचाल मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या निर्देशित हालचालीला जास्त प्रतिकार निर्माण करते, म्हणूनच कंडक्टरचा प्रतिकार वाढतो. जसजसे तापमान कमी होते, इलेक्ट्रॉनच्या दिशात्मक हालचालीसाठी चांगल्या परिस्थिती निर्माण होतात आणि कंडक्टरचा प्रतिकार कमी होतो. हे एक मनोरंजक घटना स्पष्ट करते - धातूंची सुपरकंडक्टिव्हिटी.

सुपरकंडक्टिव्हिटी धातूंच्या प्रतिकारशक्तीला शून्यापर्यंत कमी करणे मोठ्या नकारात्मक तापमानात होते -273° ° तथाकथित परिपूर्ण शून्य. निरपेक्ष शून्य तपमानावर, धातूचे अणू जागोजागी गोठलेले दिसतात, इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीमुळे पूर्णपणे अबाधित होतात.