నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం

కండక్టర్ యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత సాధారణంగా కండక్టర్ యొక్క పదార్థంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దాని పొడవు మరియు క్రాస్-సెక్షన్ లేదా, మరింత క్లుప్తంగా, ప్రతిఘటన మరియు కండక్టర్ యొక్క రేఖాగణిత పరిమాణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ఆధారపడటం బాగా తెలుసు మరియు సూత్రం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది:

అందరికీ తెలిసిన మరియు ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్ యొక్క సజాతీయ విభాగం కోసం ఓం యొక్క చట్టం, దీని నుండి అధిక ప్రతిఘటన, తక్కువ కరెంట్ అని చూడవచ్చు. అందువలన, వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన స్థిరంగా ఉంటే, దరఖాస్తు వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ, కరెంట్ సరళంగా పెరుగుతుంది. కానీ వాస్తవానికి ఇది అలా కాదు. వైర్ల నిరోధకత స్థిరంగా ఉండదు.

ఉదాహరణల కోసం మీరు చాలా దూరం వెళ్లవలసిన అవసరం లేదు. మీరు లైట్ బల్బును సర్దుబాటు చేయగల విద్యుత్ సరఫరాకు (వోల్టమీటర్ మరియు అమ్మీటర్‌తో) కనెక్ట్ చేసి, దానిపై వోల్టేజ్‌ను క్రమంగా పెంచి, దానిని నామమాత్ర విలువకు తీసుకువస్తే, కరెంట్ సరళంగా పెరగదని మీరు సులభంగా చూస్తారు: వోల్టేజ్ సమీపిస్తుంది దీపం యొక్క నామమాత్ర విలువ, దాని కాయిల్ ద్వారా కరెంట్ మరింత నెమ్మదిగా పెరుగుతుంది మరియు కాంతి మరింత ప్రకాశవంతంగా మారుతుంది.

కాయిల్‌కి వర్తించే వోల్టేజీని రెట్టింపు చేయడం వల్ల కరెంట్ రెట్టింపు అవుతుంది. ఓం యొక్క చట్టం పట్టుకోలేదు. వాస్తవానికి, ఓం యొక్క చట్టం నెరవేరింది మరియు దీపం యొక్క ఫిలమెంట్ యొక్క ప్రతిఘటన ఖచ్చితంగా స్థిరంగా ఉండదు, ఇది ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

లోహాల అధిక విద్యుత్ వాహకతకు కారణం ఏమిటో గుర్తుచేసుకుందాం. ఇది పెద్ద సంఖ్యలో ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల లోహాల ఉనికితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది - ప్రస్తుత భాగాలు - ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్లు… ఇవి లోహ పరమాణువుల వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ల ద్వారా ఏర్పడిన ఎలక్ట్రాన్లు, ఇవి మొత్తం కండక్టర్‌కు సాధారణం, అవి ఒక్కొక్క పరమాణువుకు చెందినవి కావు.

కండక్టర్‌కు వర్తించే విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో, ఉచిత ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్లు అస్తవ్యస్తంగా నుండి ఎక్కువ లేదా తక్కువ ఆర్డర్ కదలికకు వెళతాయి - విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. కానీ ఎలక్ట్రాన్లు తమ మార్గంలో అడ్డంకులను ఎదుర్కొంటాయి, అయాన్ లాటిస్ యొక్క అసమానతలు, లాటిస్ లోపాలు, దాని ఉష్ణ ప్రకంపనల వల్ల ఏర్పడే అసమాన నిర్మాణం వంటివి.

ఎలక్ట్రాన్లు అయాన్లతో సంకర్షణ చెందుతాయి, మొమెంటం కోల్పోతాయి, వాటి శక్తి లాటిస్ అయాన్లకు బదిలీ చేయబడుతుంది, లాటిస్ అయాన్ వైబ్రేషన్లుగా రూపాంతరం చెందుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఉష్ణ కదలిక యొక్క గందరగోళం పెరుగుతుంది, దీని నుండి కరెంట్ దాని గుండా వెళుతున్నప్పుడు కండక్టర్ వేడెక్కుతుంది.

విద్యుద్వాహకాలు, సెమీకండక్టర్లు, ఎలక్ట్రోలైట్లు, వాయువులు, నాన్‌పోలార్ లిక్విడ్‌లలో - ప్రతిఘటనకు కారణం భిన్నంగా ఉండవచ్చు, కానీ ఓం యొక్క నియమం స్పష్టంగా శాశ్వతంగా సరళంగా ఉండదు.

అందువలన, లోహాల కోసం, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క థర్మల్ వైబ్రేషన్లలో మరింత ఎక్కువ పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది మరియు ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్ల కదలికకు నిరోధకత పెరుగుతుంది.దీపంతో ప్రయోగం నుండి ఇది చూడవచ్చు: గ్లో యొక్క ప్రకాశం పెరుగుతుంది, కానీ ప్రస్తుత తక్కువగా పెరుగుతుంది. దీని అర్థం ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు దీపం ఫిలమెంట్ యొక్క ప్రతిఘటనను ప్రభావితం చేసింది.

ఫలితంగా, ప్రతిఘటన స్పష్టమవుతుంది మెటల్ వైర్లు ఉష్ణోగ్రతపై దాదాపు సరళంగా ఆధారపడి ఉంటుంది. మరియు వేడిచేసినప్పుడు, వైర్ యొక్క రేఖాగణిత కొలతలు కొద్దిగా మారుతాయని మేము పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, విద్యుత్ నిరోధకత కూడా ఉష్ణోగ్రతపై దాదాపు సరళంగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ డిపెండెన్సీలను సూత్రాల ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

అసమానతలపై శ్రద్ధ చూపుదాం. 0 ° C వద్ద కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన R0 అని అనుకుందాం, అప్పుడు t ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద అది R (t) విలువను తీసుకుంటుంది మరియు ప్రతిఘటనలో సాపేక్ష మార్పు α * t ° Cకి సమానంగా ఉంటుంది. ఈ అనుపాత కారకం αని ప్రతిఘటన యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం అంటారు... ఇది ప్రస్తుత ఉష్ణోగ్రతపై పదార్ధం యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క ఆధారపడటాన్ని వర్ణిస్తుంది.

ఈ గుణకం కండక్టర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 1K (ఒక డిగ్రీ కెల్విన్, ఇది ఉష్ణోగ్రతలో ఒక డిగ్రీ సెల్సియస్ మార్పుకు సమానం) మారినప్పుడు కండక్టర్ యొక్క విద్యుత్ నిరోధకతలో సాపేక్ష మార్పుకు సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది.

లోహాలకు, TCR (నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం α), సాపేక్షంగా చిన్నది అయినప్పటికీ, ఎల్లప్పుడూ సున్నా కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే కరెంట్ పాస్ అయినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు తరచుగా క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అయాన్లతో ఢీకొంటాయి, అధిక ఉష్ణోగ్రత, t .is వాటి ఉష్ణ అస్తవ్యస్త చలనం ఎక్కువ మరియు వాటి వేగం ఎక్కువ.లాటిస్ అయాన్లతో అస్తవ్యస్తమైన కదలికలో ఢీకొన్నప్పుడు, మెటల్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్లు శక్తిని కోల్పోతాయి, దాని ఫలితంగా మనం చూస్తాము - వైర్ వేడెక్కినప్పుడు నిరోధకత పెరుగుతుంది. ఈ దృగ్విషయం సాంకేతికంగా ఉపయోగించబడుతుంది నిరోధక థర్మామీటర్లు.

అందువలన, ప్రతిఘటన యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం α ఉష్ణోగ్రతపై పదార్ధం యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క ఆధారపడటాన్ని వర్గీకరిస్తుంది మరియు 1 / K - కెల్విన్ -1 యొక్క శక్తికి కొలుస్తారు. వ్యతిరేక గుర్తుతో ఉన్న విలువను వాహకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం అంటారు.

స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్ల విషయానికొస్తే, TCS వాటికి ప్రతికూలంగా ఉంటుంది, అనగా, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో నిరోధకత తగ్గుతుంది, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు కండక్షన్ జోన్‌లోకి వెళతాయి, అదే సమయంలో రంధ్రాల ఏకాగ్రత కూడా పెరుగుతుంది. . అదే మెకానిజం లిక్విడ్ నాన్‌పోలార్ మరియు సాలిడ్ డైఎలెక్ట్రిక్స్ యొక్క లక్షణం.

స్నిగ్ధత తగ్గుదల మరియు విచ్ఛేదనం పెరుగుదల కారణంగా పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ధ్రువ ద్రవాలు వాటి నిరోధకతను తీవ్రంగా తగ్గిస్తాయి. అధిక ఇన్‌రష్ కరెంట్‌ల విధ్వంసక ప్రభావాల నుండి ఎలక్ట్రాన్ గొట్టాలను రక్షించడానికి ఈ ఆస్తి ఉపయోగించబడుతుంది.

మిశ్రమాలు, డోప్డ్ సెమీకండక్టర్స్, వాయువులు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ల కోసం, స్వచ్ఛమైన లోహాల కంటే నిరోధకత యొక్క ఉష్ణ ఆధారపడటం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. మాంగనిన్ మరియు కాన్స్టాంటన్ వంటి చాలా తక్కువ TCS కలిగిన మిశ్రమాలు ఉపయోగించబడతాయి విద్యుత్ కొలిచే సాధనాలు.