هدایت و مقاومت الکتریکی
هدایت الکتریکی مخصوص
همه اجسام جریان الکتریکی را به یک اندازه هدایت نمی کنند. هادی ها به دلیل داشتن الکترون آزاد جریان الکتریکی را به خوبی از خود عبور می دهند. اگر میزان هدایت فلزات را با طول و سطح مقطع یکسان بررسی کنیم. فلزی که دارای الکترون آزاد بیشتر باشد دارای هدایت بیشتر می باشد.
هدایت الکتریکی مخصوص
قابلیت هدایت سیمی به طول یک متر و سطح مقطع یک میلی متر مربع را هدایت الکتریکی مخصوص گویند. هدایت مخصوص را با کاپا نشان می دهند.ҝ
مقایسه هدایت مخصوص فلزات
نقره به دلیل داشتن الکترون آزاد بهترین هادی می باشد و پس از آن مس دارای هدایت خوبی می باشد. لذا هدایت مخصوص فلزات را نسبت به مس می سنجند.
مقاومت الکتریکی مخصوص
هدایت مخصوص بیانگر سهولت در عبور جریان الکتریکی می باشد. هرچه هدایت مخصوص یک هادی بیشتر باشد مقاومت آن در برابر جریان کم تر و برعکس هر چه هدایت مخصوص کم تر باشد مقاومت آن در برابر جریان الکتریکی بیشتر می باشد. مقاومت سیمی به طول یک متر و سطح مقطع یک میلی متر مربع را مقاومت مخصوص گویند. مقاومت مخصوص را با ρ (رو) نشان می دهند.
واحد مقاومت
در سال 1800 میلادی دانشمند آلمانی به نام اهم در مورد مقاومت هادی ها آزمایش های زیادی انجام داد لذا واحد مقاومت الکتریکی را به احترام او اهم نامیدند.Ω
یک اهم مقاومت یک هادی است که اگر به منبع ولتاژ یک ولت وصل شود از آن جریان یک آمپر عبور کند.
عوامل موثر در مقاومت الکتریکی یک هادی
مقاومت الکتریکی یک هادی به عوامل جنس هادی و طول هادی و سطح مقطع هادی بستگی دارد.
تاثیر طول هادی در مقاومت الکتریکی
هر چه طول هادی بیشتر باشد مقاومت آن نیز بیشتر می شود.
تاثیر سطح مقطع هادی در مقاومت الکتریکی
هر چه سطح مقطع هادی بیشتر باشد مقاومت الکتریکی هادی کم تر می شود.
رابطه کلی مقاومت
همانطور که قبلا“ اگر طول هادی زیاد شود مقاومت هادی نیز زیاد شده و بر عکس. در شکل طول دو برابر شده
حال اگر سطح مقطع هادی زیاد شود مقاومت هادی کم تر شده و برعکس در شکل زیر سطح دو برابر شده
قبلا“ گفته شد که مقاومت مخصوص هادی ها با یکدیگر فرق دارد و به جنس هادی ها بستگی دارد. لذا مقاومت هادی ها به طول و سطح مقطع هادی و جنس هادی بستگی دارد(مقاومت مخصوص)
نکته مقاومت R برحسب اهم و طول برحسب متر و سطح بر حسب میلی متر مربع
نکته مقاومت مخصوص بر حسب اهم میلی متر مربع برمتر
هدایت مخصوص بر حسب متربراهم میلی متر مربع
سیمی به طول 140 متر و سطح مفطع 4میلی متر مربع و مقاومت مخصوص 92. اهم میلی متر مربع بر متر داریم مقاومت هادی چقدر است.
سیمی به طول 120 متر و سطح مفطع 3میلی متر مربع و هدایت مخصوص 56 متر بر اهم میلی متر مربع داریم مقاومت هادی چقدر است.
اثر درجه حرارت بر روی مقاومت الکتریکی
روابط قبل در مورد مقاومت در دمای اتاق بود اگر دمای محیط اضافه و کم شود مقدار مقاومت نیز تغییر می کند. لذا در مورد فلزات ضریب حرارتی تعریف می کنند.
ضریب حرارتی : تغییر مقاومت به ازای تغییر یک درجه سانتی گراد ضریب حرارتی گویند و با α نشان می دهند و واحد آن بر درجه سانتی گراد می باشد.
اگر 0.2=α باشد یعنی مقاومت هادی به ازای یک درجه سانتی گراد 0.2اهم تغییر می کند.
سوال:اگر αمثبت و منفی باشد مقاومت چگونه تغییر می کند.
NTC
PTC
تغییر مقاومت با دما
اگر ضریب حرارتی یک مقاومت α باشد و مقاومت آن دردمای صفر R0 باشد مقاومت آن از رابطه زیر بدست می آید.
اگر ضریب حرارتی α- باشد مقاومت از رابطه زیر بدست می آید.
مثال اگر مقاومت هادی در دمای صفر برابر 100 اهم باشد و ضریب حرارتی آن 02. بر درجه سانتی گراد باشد. تغییر مقاومت در 100 درجه سانتی گراد چه قدر می شود. و مقاومت در 100 درجه سانتی گراد را بدست آورید.
مقاومت الکتریکی مدار
گاهی در یک مدار شدت جریان زیاد است برای کم کردن شدت جریان باید مقدار ولتاژ منبع را کم کرد که این عملا“ ممکن نیست. یک را برای کم کردن جریان زیاد کردن مقاومت مدار می باشد.
برای زیاد کردن مقاومت چند راه حل داریم؟
کدام بهتر است؟
ابر رسانا
اگر دمای فلزات مختلف را تا دمای بحرانی کاهش دهیم مقاومت الکتریکی فلزات خیلی کم شده و به ابر رسانا تبدیل می شود.
کاربرد ابر رسانا
اگر یک هادی را به ابر رسانا تبدیل کنیم خطوط میدان مغناطیسی از هادی عبور نمی کند و از این خاصیت برای شناور ساختن یک آهن ربا بر یک ابر رسانا استفاده می شود.