ఎందుకు వివిధ పదార్థాలు వివిధ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి
వైర్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తం దాని చివరల వోల్టేజ్కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అంటే వైర్ చివర్లలో వోల్టేజ్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ వైర్లో కరెంట్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. కానీ వేర్వేరు పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన వేర్వేరు వైర్లపై అదే వోల్టేజ్ కోసం, ప్రస్తుత భిన్నంగా ఉంటుంది. అంటే, వేర్వేరు వైర్లపై వోల్టేజ్ అదే విధంగా పెరిగితే, అప్పుడు ప్రస్తుత బలం పెరుగుదల వివిధ వైర్లలో వివిధ మార్గాల్లో సంభవిస్తుంది మరియు ఇది ఒక నిర్దిష్ట వైర్ యొక్క లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ప్రతి వైర్ కోసం, అనువర్తిత వోల్టేజ్పై ప్రస్తుత విలువ యొక్క ఆధారపడటం వ్యక్తిగతమైనది మరియు ఈ ఆధారపడటం అంటారు కండక్టర్ R యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత… సాధారణ రూపంలో ప్రతిఘటన R = U / I ఫార్ములా ద్వారా కనుగొనబడుతుంది, అంటే, కండక్టర్లో ఆ వోల్టేజ్ వద్ద సంభవించే కరెంట్ మొత్తానికి కండక్టర్కు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క నిష్పత్తి.
ఇచ్చిన వోల్టేజ్ వద్ద వైర్లో కరెంట్ యొక్క ఎక్కువ విలువ, దాని నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇచ్చిన కరెంట్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి వైర్కు ఎక్కువ వోల్టేజ్ వర్తించాలి, వైర్ యొక్క నిరోధకత అంత ఎక్కువ.
ప్రతిఘటనను కనుగొనే సూత్రం నుండి, మీరు ప్రస్తుత I = U / Rని వ్యక్తీకరించవచ్చు, ఈ వ్యక్తీకరణ అంటారు ఓం యొక్క చట్టం… దాని నుండి వైర్ యొక్క ఎక్కువ నిరోధకత, చిన్న కరెంట్ అని చూడవచ్చు.
ప్రతిఘటన, కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తుంది, విద్యుత్ వోల్టేజ్ (వైర్లోని విద్యుత్ క్షేత్రం) మరింత ఎక్కువ కరెంట్ను సృష్టించకుండా నిరోధిస్తుంది. అందువల్ల, ప్రతిఘటన ఒక నిర్దిష్ట కండక్టర్ను వర్గీకరిస్తుంది మరియు కండక్టర్కు వర్తించే వోల్టేజ్పై ఆధారపడదు. అధిక వోల్టేజీని వర్తింపజేసినప్పుడు, కరెంట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది, కానీ నిష్పత్తి U / I, అంటే ప్రతిఘటన R, మారదు.
వాస్తవానికి, వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన వైర్ యొక్క పొడవు, దాని క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం, వైర్ యొక్క పదార్ధం మరియు దాని ప్రస్తుత ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కండక్టర్ యొక్క పదార్ధం అని పిలవబడే విలువ ద్వారా దాని విద్యుత్ నిరోధకతకు సంబంధించినది ప్రతిఘటన.
ప్రతిఘటన అనేది కండక్టర్ యొక్క పదార్థాన్ని వర్ణిస్తుంది, అటువంటి కండక్టర్ 1 చదరపు మీటర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం మరియు 1 మీటర్ పొడవు కలిగి ఉంటే, ఇచ్చిన పదార్ధంతో తయారు చేయబడిన కండక్టర్ ఎంత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుందో చూపిస్తుంది. 1 మీటర్ పొడవు మరియు 1 చదరపు మీటర్ క్రాస్ సెక్షన్లో వివిధ పదార్ధాలతో కూడిన వైర్లు వేర్వేరు విద్యుత్ నిరోధకతలను కలిగి ఉంటాయి.
బాటమ్ లైన్ ఏమిటంటే ఏదైనా పదార్ధానికి (సాధారణంగా ఉన్నాయి లోహాలు, వైర్లు తరచుగా లోహాలతో తయారు చేయబడినందున) దాని స్వంత పరమాణు మరియు పరమాణు నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. లోహాలకు సంబంధించి, క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క నిర్మాణం మరియు ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య గురించి మనం మాట్లాడవచ్చు, ఇది వివిధ లోహాలకు భిన్నంగా ఉంటుంది. ఇచ్చిన పదార్ధం యొక్క నిర్దిష్ట నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది, దానితో తయారు చేయబడిన కండక్టర్ మెరుగైన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తుంది, అంటే, అది ఎలక్ట్రాన్లను దాని ద్వారా బాగా పంపుతుంది.
వెండి, రాగి మరియు అల్యూమినియం తక్కువ రెసిస్టివిటీని కలిగి ఉంటాయి. ఇనుము మరియు టంగ్స్టన్ చాలా పెద్దవి, మిశ్రమాలను చెప్పనవసరం లేదు, వీటిలో కొన్నింటి నిరోధకత స్వచ్ఛమైన లోహాలను వందల రెట్లు మించిపోయింది. వైర్లలో ఫ్రీ ఛార్జ్ క్యారియర్ల ఏకాగ్రత విద్యుద్వాహకాలలో కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, అందుకే వైర్ల నిరోధకత ఎల్లప్పుడూ ఎక్కువగా ఉంటుంది.
పైన పేర్కొన్నట్లుగా, కరెంట్ను నిర్వహించే అన్ని పదార్ధాల సామర్థ్యం వాటిలో ప్రస్తుత వాహకాలు (ఛార్జ్ క్యారియర్లు) ఉనికికి సంబంధించినది - మొబైల్ చార్జ్డ్ కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు, అయాన్లు) లేదా పాక్షిక కణాలు (ఉదాహరణకు, సెమీకండక్టర్లోని రంధ్రాలు) ఇచ్చిన పదార్ధంలో ఎక్కువ దూరం కదులుతుంది, అటువంటి కణం లేదా క్వాసిపార్టికల్ ఒక నిర్దిష్ట పదార్ధంలో ఏకపక్షంగా పెద్దదైన, కనీసం స్థూలమైన, దూరం ప్రయాణించగలగాలి అని మనం కేవలం చెప్పగలం.
ప్రస్తుత సాంద్రత ఎక్కువగా ఉన్నందున, ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్ల ఏకాగ్రత ఎక్కువ మరియు వాటి సగటు కదలిక వేగం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇచ్చిన నిర్దిష్ట వాతావరణంలో ప్రస్తుత క్యారియర్ రకంపై ఆధారపడి ఉండే చలనశీలత కూడా ముఖ్యమైనది. ఛార్జ్ క్యారియర్ల కదలిక ఎక్కువ, ఈ మాధ్యమం యొక్క నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది.
పొడవైన వైర్ అధిక విద్యుత్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. అన్ని తరువాత, వైర్ పొడవుగా, క్రిస్టల్ లాటిస్ నుండి ఎక్కువ అయాన్లు కరెంట్ ఏర్పడే ఎలక్ట్రాన్ల మార్గంలో కలుస్తాయి. మరియు దీనర్థం ఎలక్ట్రాన్లు దారిలో ఎదురయ్యే అటువంటి అడ్డంకులు, అవి మరింత మందగించబడతాయి, అంటే అది తగ్గుతుంది ప్రస్తుత పరిమాణం.
పెద్ద క్రాస్-సెక్షన్ ఉన్న కండక్టర్ ఎలక్ట్రాన్లకు మరింత స్వేచ్ఛను ఇస్తుంది, అవి ఇరుకైన గొట్టంలో కాకుండా విస్తృత మార్గంలో కదులుతున్నట్లు. ఎలక్ట్రాన్లు మరింత విశాలమైన పరిస్థితులలో మరింత సులభంగా కదులుతాయి, కరెంట్ను ఏర్పరుస్తాయి, ఎందుకంటే అవి క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క నోడ్లతో అరుదుగా ఢీకొంటాయి. అందుకే మందమైన వైర్ తక్కువ విద్యుత్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.
ఫలితంగా, కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన కండక్టర్ యొక్క పొడవుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, అది తయారు చేయబడిన పదార్ధం యొక్క నిర్దిష్ట ప్రతిఘటన మరియు దాని క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అంతిమ నిరోధక సూత్రం ఈ మూడు పారామితులను కలిగి ఉంటుంది.
కానీ పై సూత్రంలో ఉష్ణోగ్రత లేదు. ఇంతలో, కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత దాని ఉష్ణోగ్రతపై బలంగా ఆధారపడి ఉంటుందని తెలుసు. వాస్తవం ఏమిటంటే పదార్ధాల నిరోధకత యొక్క సూచన విలువ సాధారణంగా + 20 ° C. ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొలుస్తారు కాబట్టి, ఇక్కడ ఉష్ణోగ్రత ఇప్పటికీ పరిగణనలోకి తీసుకోబడుతుంది. వివిధ పదార్ధ ఉష్ణోగ్రతల కోసం ప్రతిఘటన సూచన పట్టికలు ఉన్నాయి.
లోహాలు వాటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ ప్రతిఘటన పెరుగుదల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.
ఎందుకంటే ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అయాన్లు మరింత ఎక్కువగా కంపించడం ప్రారంభిస్తాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్ల కదలికతో మరింత ఎక్కువ జోక్యం చేసుకుంటాయి.కానీ ఎలక్ట్రోలైట్లలో, అయాన్లు ఛార్జ్ను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, నిరోధకత తగ్గుతుంది, దీనికి విరుద్ధంగా, అయాన్ల విచ్ఛేదనం వేగవంతం అవుతుంది మరియు అవి వేగంగా కదులుతాయి.
సెమీకండక్టర్స్ మరియు డైఎలెక్ట్రిక్స్లో, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో విద్యుత్ నిరోధకత తగ్గుతుంది. ఎందుకంటే చాలా ఛార్జ్ క్యారియర్ల ఏకాగ్రత పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత యొక్క విధిగా విద్యుత్ నిరోధకతలో మార్పుకు కారణమయ్యే విలువను అంటారు నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం.