વાયરનો વિદ્યુત પ્રતિકાર

વિદ્યુત પ્રતિકાર અને વાહકતાનો ખ્યાલ

કોઈપણ શરીર કે જેના દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ વહે છે તેનો ચોક્કસ પ્રતિકાર હોય છે. વિદ્યુત પ્રવાહને તેમાંથી પસાર થતો અટકાવવા માટે વાહક સામગ્રીની મિલકતને વિદ્યુત પ્રતિકાર કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત આ રીતે મેટાલિક વાહકના વિદ્યુત પ્રતિકારની પ્રકૃતિને સમજાવે છે. મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન, જ્યારે વાયર સાથે આગળ વધે છે, ત્યારે અણુઓ અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનનો તેમના માર્ગમાં અસંખ્ય વખત સામનો થાય છે અને, તેમની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, અનિવાર્યપણે તેમની કેટલીક ઊર્જા ગુમાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન કોઈપણ રીતે તેમની ગતિ સામે પ્રતિકાર અનુભવે છે. વિવિધ અણુ બંધારણો સાથેના વિવિધ ધાતુના વાહક વિદ્યુત પ્રવાહ માટે અલગ અલગ પ્રતિકાર ધરાવે છે.

બરાબર એ જ વિદ્યુત પ્રવાહના પસાર થવા માટે પ્રવાહી વાહક અને વાયુઓના પ્રતિકારને સમજાવે છે. જો કે, આપણે ભૂલવું જોઈએ નહીં કે આ પદાર્થોમાં, ઇલેક્ટ્રોન નહીં, પરંતુ પરમાણુઓના ચાર્જ કણો તેમની હિલચાલ દરમિયાન પ્રતિકારનો સામનો કરે છે.

પ્રતિકાર લેટિન અક્ષરો R અથવા r દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

ઓહ્મ વિદ્યુત પ્રતિકારના એકમ તરીકે લેવામાં આવે છે.

ઓહ્મ એ 0 ° સે તાપમાને 1 mm2 ના ક્રોસ સેક્શન સાથે 106.3 સેમી ઊંચા પારાના સ્તંભનો પ્રતિકાર છે.

જો, ઉદાહરણ તરીકે, વાયરનો વિદ્યુત પ્રતિકાર 4 ઓહ્મ છે, તો તે આ રીતે લખાયેલ છે: R = 4 ઓહ્મ અથવા r = 4 મી.

મોટા મૂલ્યના પ્રતિકારને માપવા માટે, મેગોહમ નામનું એકમ અપનાવવામાં આવે છે.

એક મેગોહમ એક મિલિયન ઓહ્મ બરાબર છે.

વાયરનો પ્રતિકાર જેટલો વધારે છે, તેટલું ખરાબ તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, અને તેનાથી વિપરીત, વાયરનો પ્રતિકાર ઓછો હોય છે, આ વાયરમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કરવાનું સરળ બને છે.

તેથી, વાહકની લાક્ષણિકતાઓ માટે (તેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થવાના દૃષ્ટિકોણથી), વ્યક્તિ ફક્ત તેના પ્રતિકારને જ નહીં, પરંતુ પ્રતિકારના વિપરીત મૂલ્યને પણ ધ્યાનમાં લઈ શકે છે અને વાહકતા કહેવાય છે.

વિદ્યુત વાહકતાને પોતાના દ્વારા વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવાની સામગ્રીની ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે.

વાહકતા એ પ્રતિકારનો પારસ્પરિક હોવાથી, તેને 1 /R તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, વાહકતા લેટિન અક્ષર g દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

વિદ્યુત પ્રતિકારના મૂલ્ય પર કંડક્ટરની સામગ્રી, તેના પરિમાણો અને આસપાસના તાપમાનનો પ્રભાવ

વિવિધ વાયરનો પ્રતિકાર તેઓ જે સામગ્રીમાંથી બને છે તેના પર આધાર રાખે છે. વિવિધ સામગ્રીઓના વિદ્યુત પ્રતિકારને લાક્ષણિકતા આપવા માટે, કહેવાતા ખ્યાલ પ્રતિકાર.

પ્રતિકાર 1 મીટરની લંબાઇ અને 1 mm2 ના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર સાથેના વાયરના પ્રતિકારને કહેવાય છે. પ્રતિકાર ગ્રીક અક્ષર r દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. દરેક સામગ્રી કે જેમાંથી વાહક બનાવવામાં આવે છે તેની પોતાની ચોક્કસ પ્રતિકાર હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, તાંબાનો પ્રતિકાર 0.017 છે, એટલે કે, 1 મીટરની લંબાઈવાળા તાંબાના વાયર અને 1 એમએમ 2 ના ક્રોસ સેક્શનમાં 0.017 ઓહ્મનો પ્રતિકાર છે. એલ્યુમિનિયમનો પ્રતિકાર 0.03 છે, આયર્નનો પ્રતિકાર 0.12 છે, કોન્સ્ટન્ટનનો પ્રતિકાર 0.48 છે અને નિક્રોમનો પ્રતિકાર 1-1.1 છે.

તેના વિશે અહીં વધુ વાંચો: વિદ્યુત પ્રતિકાર શું છે?

વાયરનો પ્રતિકાર તેની લંબાઈના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે, એટલે કે, વાયર જેટલો લાંબો હોય છે, તેટલો તેની વિદ્યુત પ્રતિકાર વધારે હોય છે.

વાયરનો પ્રતિકાર તેના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારના વિપરિત પ્રમાણમાં હોય છે, એટલે કે, વાયર જેટલો ગાઢ હોય છે, તેનો પ્રતિકાર ઓછો હોય છે અને તેનાથી વિપરીત, વાયર જેટલો પાતળો હોય છે, તેટલો તેનો પ્રતિકાર વધારે હોય છે.

આ સંબંધને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, વાતચીત કરતા જહાજોની બે જોડીની કલ્પના કરો, એક જોડીમાં પાતળી જોડતી નળી હોય અને બીજી જાડી હોય. તે સ્પષ્ટ છે કે જ્યારે એક જહાજ (દરેક જોડી) પાણીથી ભરેલું હોય છે, ત્યારે જાડા પાઇપ દ્વારા બીજા જહાજમાં તેનું સ્થાનાંતરણ પાતળા એક દ્વારા કરતાં વધુ ઝડપથી થશે, એટલે કે. જાડા પાઇપમાં પાણીના પ્રવાહ માટે ઓછો પ્રતિકાર હશે. તેવી જ રીતે, પાતળા વાયર કરતાં જાડા વાયરમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવો સરળ છે, એટલે કે, પહેલાના વાયર કરતા ઓછા પ્રતિકાર ધરાવે છે.

વાહકનો વિદ્યુત પ્રતિકાર એ સામગ્રીના વિશિષ્ટ પ્રતિકાર જેટલો હોય છે જેમાંથી આ વાહક બનાવવામાં આવે છે, તેને વાહકની લંબાઈથી ગુણાકાર કરવામાં આવે છે અને તેના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારના ક્ષેત્રફળ દ્વારા વિભાજિત કરવામાં આવે છે. વાહક

R = p l / S,

જ્યાં — R — વાયરનો પ્રતિકાર, ઓહ્મ, l — m, C માં વાયરની લંબાઈ — વાયરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર, mm2.

સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરાયેલ રાઉન્ડ વાયરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર:

S = Pi xd2 / 4

જ્યાં Pi એ 3.14 ની બરાબર મૂલ્ય છે; d — વાયરનો વ્યાસ.

અને આ રીતે વાયરની લંબાઈ નક્કી કરવામાં આવે છે:

l = S R/p,

આ સૂત્ર વાયરની લંબાઈ, તેના ક્રોસ-સેક્શન અને પ્રતિકારને નિર્ધારિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જો સૂત્રમાં સમાવિષ્ટ અન્ય માત્રાઓ જાણીતી હોય.

જો વાયરનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર નક્કી કરવો જરૂરી હોય, તો સૂત્ર નીચેના સ્વરૂપ તરફ દોરી જાય છે:

એસ = પી એલ / આર

સમાન સૂત્રને રૂપાંતરિત કરીને અને p ની દ્રષ્ટિએ સમાનતાને ઉકેલવાથી, આપણે વાયરનો પ્રતિકાર શોધીએ છીએ:

આર = આર એસ / એલ

બાદમાં સૂત્રનો ઉપયોગ એવા કિસ્સાઓમાં થવો જોઈએ કે જ્યાં વાહકના પ્રતિકાર અને પરિમાણો જાણીતા છે, પરંતુ તેની સામગ્રી અજાણ છે, અને વધુમાં તેના દેખાવ પરથી તે નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે. આ કરવા માટે, વાયરનો પ્રતિકાર નક્કી કરવો જરૂરી છે અને, ટેબલનો ઉપયોગ કરીને, આવા પ્રતિકાર સાથે સામગ્રી શોધો.

અન્ય પરિબળ જે વાયરના પ્રતિકારને અસર કરે છે તે તાપમાન છે.

તે સ્થાપિત થયું છે કે તાપમાનમાં વધારો સાથે, મેટલ વાયરનો પ્રતિકાર વધે છે, અને ઘટાડો સાથે, તે ઘટે છે. શુદ્ધ ધાતુના વાહક માટે પ્રતિકારમાં આ વધારો અથવા ઘટાડો લગભગ સમાન છે અને સરેરાશ 0.4% પ્રતિ 1 °C છે... વધતા તાપમાન સાથે પ્રવાહી વાહક અને કોલસાનો પ્રતિકાર ઘટે છે.

દ્રવ્યની રચનાનો ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત વધતા તાપમાન સાથે ધાતુના વાહકના પ્રતિકારમાં વધારો કરવા માટે નીચેની સમજૂતી આપે છે.જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે વાહક થર્મલ ઊર્જા મેળવે છે, જે અનિવાર્યપણે પદાર્થના તમામ અણુઓમાં પ્રસારિત થાય છે, જેના પરિણામે તેમની હિલચાલની તીવ્રતા વધે છે. અણુઓની વધેલી હિલચાલ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની નિર્દેશિત હિલચાલ માટે વધુ પ્રતિકાર બનાવે છે, તેથી જ વાહકનો પ્રતિકાર વધે છે. જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, ઇલેક્ટ્રોનની દિશાત્મક હિલચાલ માટે વધુ સારી પરિસ્થિતિઓ બનાવવામાં આવે છે અને વાહકનો પ્રતિકાર ઘટે છે. આ એક રસપ્રદ ઘટના સમજાવે છે - ધાતુઓની સુપરકન્ડક્ટિવિટી.

સુપરકન્ડક્ટિવિટી ધાતુઓના પ્રતિકારમાં શૂન્યમાં ઘટાડો એ એક વિશાળ નકારાત્મક તાપમાને થાય છે -273° ° કહેવાતા સંપૂર્ણ શૂન્ય. નિરપેક્ષ શૂન્યના તાપમાને, ધાતુના અણુઓ ઈલેક્ટ્રોનની હિલચાલથી સંપૂર્ણપણે અવ્યવસ્થિત, જગ્યાએ થીજી ગયેલા દેખાય છે.