શા માટે વિવિધ સામગ્રીમાં વિવિધ પ્રતિકાર હોય છે

વાયરમાંથી વહેતા પ્રવાહની માત્રા તેના છેડા પરના વોલ્ટેજના સીધા પ્રમાણસર છે. આનો અર્થ એ છે કે વાયરના છેડા પર જેટલો મોટો વોલ્ટેજ હશે, તેટલો તે વાયરમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વધારે છે. પરંતુ વિવિધ સામગ્રીના બનેલા વિવિધ વાયર પર સમાન વોલ્ટેજ માટે, વર્તમાન અલગ હશે. એટલે કે, જો વિવિધ વાયરો પરનો વોલ્ટેજ એ જ રીતે વધે છે, તો વર્તમાન તાકાતમાં વધારો અલગ-અલગ વાયરમાં જુદી જુદી રીતે થશે, અને આ ચોક્કસ વાયરના ગુણધર્મો પર આધારિત છે.

દરેક વાયર માટે, લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ પર વર્તમાન મૂલ્યની અવલંબન વ્યક્તિગત છે, અને આ અવલંબન કહેવામાં આવે છે કંડક્ટર આરનો વિદ્યુત પ્રતિકાર… સામાન્ય સ્વરૂપમાં પ્રતિકાર સૂત્ર R = U/I દ્વારા શોધી શકાય છે, એટલે કે, તે વાહકમાં તે વોલ્ટેજ પર થતા વિદ્યુતપ્રવાહના જથ્થા સાથે વાહક પર લાગુ થતા વોલ્ટેજના ગુણોત્તર તરીકે.

આપેલ વોલ્ટેજ પર વાયરમાં વિદ્યુતપ્રવાહનું મૂલ્ય જેટલું વધારે હોય છે, તેનો પ્રતિકાર ઓછો હોય છે અને આપેલ વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે વાયર પર જેટલો વધુ વોલ્ટેજ લાગુ કરવો પડે છે, તેટલો વાયરનો પ્રતિકાર વધારે હોય છે.

પ્રતિકાર શોધવા માટેના સૂત્રમાંથી, તમે વર્તમાન I = U/R ને વ્યક્ત કરી શકો છો, આ અભિવ્યક્તિ કહેવાય છે ઓહ્મનો કાયદો… તેમાંથી જોઈ શકાય છે કે વાયરનો પ્રતિકાર જેટલો મોટો હશે તેટલો પ્રવાહ ઓછો હશે.

પ્રતિકાર, જેમ તે હતો, તે પ્રવાહના પ્રવાહને અટકાવે છે, ઇલેક્ટ્રિક વોલ્ટેજ (વાયરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર) ને વધુ મોટો પ્રવાહ બનાવવાથી અટકાવે છે. આમ, પ્રતિકાર ચોક્કસ વાહકની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે અને તે કંડક્ટર પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ પર આધારિત નથી. જ્યારે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વર્તમાન વધુ હશે, પરંતુ ગુણોત્તર U/I, એટલે કે, પ્રતિકાર R, બદલાશે નહીં.

વાસ્તવમાં, વાયરનો પ્રતિકાર વાયરની લંબાઈ પર, તેના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર પર, વાયરના પદાર્થ પર અને તેના વર્તમાન તાપમાન પર આધાર રાખે છે. કંડક્ટરનો પદાર્થ તેના વિદ્યુત પ્રતિકાર સાથે કહેવાતા મૂલ્ય દ્વારા સંબંધિત છે પ્રતિકાર.

પ્રતિકાર એ કંડક્ટરની સામગ્રીની લાક્ષણિકતા છે, જે દર્શાવે છે કે આપેલ પદાર્થમાંથી બનેલા વાહકને કેટલો પ્રતિકાર હશે જો આવા વાહકનો ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર 1 ચોરસ મીટર હોય અને તેની લંબાઈ 1 મીટર હોય. 1 મીટર લાંબા અને 1 ચોરસ મીટરના ક્રોસ-સેક્શનમાં વિવિધ પદાર્થો ધરાવતા વાયરમાં વિવિધ વિદ્યુત પ્રતિકાર હશે.

નીચે લીટી એ છે કે કોઈપણ પદાર્થ માટે (સામાન્ય રીતે ત્યાં હોય છે ધાતુઓ, કારણ કે વાયર ઘણીવાર ધાતુના બનેલા હોય છે) તેની પોતાની અણુ અને પરમાણુ રચના ધરાવે છે. ધાતુઓ વિશે, આપણે સ્ફટિક જાળીની રચના અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વિશે વાત કરી શકીએ છીએ, તે વિવિધ ધાતુઓ માટે અલગ છે. આપેલ પદાર્થનો વિશિષ્ટ પ્રતિકાર જેટલો ઓછો હોય, તેનાથી બનેલો વાહક વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે તેટલું સારું, એટલે કે, તે વધુ સારી રીતે ઇલેક્ટ્રોનને પોતાના દ્વારા પસાર કરે છે.

ચાંદી, તાંબુ અને એલ્યુમિનિયમ ઓછી પ્રતિરોધકતા ધરાવે છે. આયર્ન અને ટંગસ્ટન એલોયનો ઉલ્લેખ કરવા માટે ઘણા મોટા છે, જેમાંથી કેટલાકનો પ્રતિકાર સેંકડો ગણો શુદ્ધ ધાતુઓ કરતાં વધી જાય છે. વાયરમાં ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની સાંદ્રતા ડાઇલેક્ટ્રિક્સ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, તેથી જ વાયરનો પ્રતિકાર હંમેશા વધારે હોય છે.

ઉપર નોંધ્યું છે તેમ, વર્તમાન વહન કરવાની તમામ પદાર્થોની ક્ષમતા વર્તમાન વાહકો (ચાર્જ કેરિયર્સ) - મોબાઈલ ચાર્જ્ડ કણો (ઈલેક્ટ્રોન, આયનો) અથવા અર્ધ-કણો (ઉદાહરણ તરીકે, સેમિકન્ડક્ટરમાં છિદ્રો) ની હાજરી સાથે સંબંધિત છે. આપેલ પદાર્થમાં લાંબા અંતર પર ખસેડો, અમે ફક્ત એટલું કહી શકીએ કે અમારો અર્થ એ છે કે આવા કણ અથવા ક્વાસીપાર્ટિકલ આપેલ પદાર્થમાં મનસ્વી રીતે મોટા, ઓછામાં ઓછા મેક્રોસ્કોપિક, અંતરની મુસાફરી કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ.

વર્તમાન ઘનતા વધુ હોવાથી, ફ્રી ચાર્જ કેરિયર્સની વધુ સાંદ્રતા અને તેમની હલનચલનની સરેરાશ ઝડપ જેટલી વધારે છે, ગતિશીલતા, જે આપેલ ચોક્કસ વાતાવરણમાં વર્તમાન વાહકના પ્રકાર પર આધારિત છે, તે પણ મહત્વપૂર્ણ છે. ચાર્જ કેરિયર્સની ગતિશીલતા જેટલી વધારે છે, આ માધ્યમનો પ્રતિકાર ઓછો છે.

લાંબા વાયરમાં વધુ વિદ્યુત પ્રતિકાર હોય છે. છેવટે, વાયર જેટલો લાંબો હશે, ક્રિસ્ટલ જાળીમાંથી વધુ આયનો ઇલેક્ટ્રોનના માર્ગમાં મળે છે જે વર્તમાન બનાવે છે. અને આનો અર્થ એ છે કે રસ્તામાં ઇલેક્ટ્રોન જેટલા વધુ અવરોધોનો સામનો કરે છે, તેટલા તે ધીમું થાય છે, જેનો અર્થ છે કે તે ઘટે છે. વર્તમાન તીવ્રતા.

વિશાળ ક્રોસ-સેક્શન સાથેનો વાહક ઇલેક્ટ્રોનને વધુ સ્વતંત્રતા આપે છે, જાણે કે તેઓ સાંકડી નળીમાં નહીં, પરંતુ વિશાળ પાથમાં આગળ વધી રહ્યા હોય. વિદ્યુતપ્રવાહ વધુ જગ્યા ધરાવતી સ્થિતિમાં વધુ સરળતાથી આગળ વધે છે, વર્તમાન બનાવે છે, કારણ કે તેઓ ભાગ્યે જ સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો સાથે અથડાય છે. આથી જ જાડા વાયરમાં વિદ્યુત પ્રતિકાર ઓછો હોય છે.

પરિણામે, વાહકનો પ્રતિકાર વાહકની લંબાઈના સીધા પ્રમાણસર હોય છે, જે પદાર્થમાંથી તે બનાવવામાં આવે છે તેના ચોક્કસ પ્રતિકાર અને તેના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તારના વિપરીત પ્રમાણમાં હોય છે. અંતિમ પ્રતિકાર સૂત્રમાં આ ત્રણ પરિમાણોનો સમાવેશ થાય છે.

પરંતુ ઉપરોક્ત સૂત્રમાં કોઈ તાપમાન નથી. દરમિયાન, તે જાણીતું છે કે વાહકનો પ્રતિકાર તેના તાપમાન પર ખૂબ આધાર રાખે છે. હકીકત એ છે કે પદાર્થોના પ્રતિકારનું સંદર્ભ મૂલ્ય સામાન્ય રીતે + 20 ° સે તાપમાને માપવામાં આવે છે. તેથી, અહીં તાપમાન હજુ પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. વિવિધ પદાર્થના તાપમાન માટે પ્રતિકારક સંદર્ભ કોષ્ટકો છે.

ધાતુઓ તેમના તાપમાનમાં વધારો થતાં પ્રતિકારમાં વધારો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

આનું કારણ એ છે કે જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, સ્ફટિક જાળીના આયનો વધુને વધુ વાઇબ્રેટ થવા લાગે છે અને ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલમાં વધુને વધુ દખલ કરે છે.પરંતુ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં, આયનો ચાર્જ વહન કરે છે, તેથી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું તાપમાન વધે છે, તેનાથી વિપરીત, પ્રતિકાર ઘટે છે, કારણ કે આયનોનું વિયોજન વેગ આપે છે અને તેઓ ઝડપથી આગળ વધે છે.

સેમિકન્ડક્ટર્સ અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં, વધતા તાપમાન સાથે વિદ્યુત પ્રતિકાર ઘટે છે. આનું કારણ એ છે કે મોટાભાગના ચાર્જ કેરિયર્સની સાંદ્રતા વધતા તાપમાન સાથે વધે છે. તાપમાનના કાર્ય તરીકે વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ફેરફાર માટે જવાબદાર મૂલ્ય કહેવાય છે પ્રતિકારનું તાપમાન ગુણાંક.