Apabila perbezaan potensi diterapkan pada bahan, elektron dalam bahan mulai bergerak dari elektrod negatif ke elektrod positif, yang menghasilkan arus dalam bahan. Tetapi semasa pergerakan elektron ini, mereka mengalami pelbagai perlanggaran dengan elektron lain di jalan mereka. Perlanggaran ini menyebabkan beberapa penentangan terhadap aliran elektron. Fenomena ini dikenali sebagai Ketahanan terhadap bahan. Kekayaan daya tahan bahan bermanfaat dalam litar elektrik. Banyak faktor mempengaruhi nilai rintangan bahan. Nilai rintangan spesifik bahan memberi kita idea mengenai keupayaan daya tahan bahan tertentu.
Apakah Ketahanan?
Bahan dibahagikan berdasarkan sifat pengalirnya sebagai konduktor, semikonduktor, dan penebat. Ketahanan elektrik bahan didefinisikan sebagai rintangan bahan per unit panjang dan per unit luas keratan rentas pada suhu yang ditentukan.
Apabila perbezaan potensi diterapkan di sebilangan bahan, sifat rintangan bahan menentang aliran arus melaluinya. Sifat bahan ini berbeza mengikut suhu dan juga bergantung pada jenis bahan yang terdiri daripada bahan tersebut. ia mengukur ketahanan bahan.
Formula untuk Ketahanan
Rumus untuk ini berasal dari undang-undang penentangan. Terdapat empat undang-undang untuk penentangan bahan.
Ketahanan-Persamaan
Undang-undang Pertama
Ia menyatakan bahawa rintangan suatu bahan R berkadar terus dengan panjangnya L. iaitu R ∝ L. Oleh itu apabila panjang bahan itu berlipat ganda. rintangannya juga meningkat dua kali ganda.
Undang-undang Kedua
Menurut undang-undang ini, the rintangan R suatu bahan berkadar secara tidak langsung dengan luas keratan rentasnya A. iaitu R ∝ 1 / A. Oleh itu, dengan menggandakan luas keratan rentas bahan, nilai rintangannya dikurangkan menjadi dua.
Undang-undang Ketiga
Undang-undang ini menyatakan bahawa rintangan bahan bergantung pada suhu.
Undang-undang Keempat
Menurut undang-undang ini, the rintangan nilai dua dawai yang terdiri daripada bahan yang berbeza adalah berbeza walaupun sama pada panjang dan keratan rentasnya.
Dari semua undang-undang ini nilai rintangan konduktor dengan panjang L dan luas keratan rentas A dapat diperoleh sebagai
R ∝ L / A
R = ρL / A
Di sini, ρ adalah koefisien rintangan yang dikenali sebagai Ketahanan bagi rintangan tertentu.
Oleh itu daya tahan elektrik bahan diberikan sebagai
ρ = RA / L
Unit S.I adalah Ohm-Meter. Ia dilambangkan dengan simbol 'ρ'.
Klasifikasi Ketahanan untuk Konduktor, Semikonduktor, dan Penebat
Bahan ini sangat bergantung pada suhu. Pada konduktor dengan peningkatan suhu kelajuan elektron bergerak dalam bahan juga meningkat. Ini membawa kepada banyak perlanggaran. Ini mengakibatkan penurunan dalam purata masa perlanggaran elektron. Bahan ini berkadar songsang dengan masa purata perlanggaran elektron. Oleh itu, dengan penurunan masa purata perlanggaran, nilai daya tahan konduktor meningkat.
Dalam zat semikonduktor apabila suhu meningkat, pecahan ikatan kovalen berlaku. Ini meningkatkan bilangan pembawa cas percuma dalam bahan tersebut. Dengan peningkatan pembawa cas ini, kekonduksian bahan meningkat sehingga mengurangkan daya tahan bahan semikonduktor. Oleh itu dengan kenaikan suhu, semikonduktornya akan meningkat.
ia membantu dalam membandingkan pelbagai bahan berdasarkan kemampuan mereka untuk mengalirkan elektrik. ia adalah kebalikan kekonduksian. Konduktor mempunyai nilai kekonduksian tinggi dan nilai resistiviti yang lebih rendah. Penebat mempunyai nilai resistiviti tinggi dan nilai kekonduksian rendah. Nilai daya tahan dan kekonduksian untuk semikonduktor terletak di tengah.
Nilainya untuk konduktor yang baik seperti tembaga yang dilukis dengan tangan pada 200C ialah 1.77 × 10-8ohm-meter dan sebaliknya, ini untuk penebat yang baik berkisar antara 1012hingga 10dua puluhohm-meter.
Pekali Suhu
Pekali suhu rintangan ditakrifkan sebagai perubahan peningkatan rintangan 1Ω perintang bahan per 10C kenaikan suhu. Ia dilambangkan dengan simbol 'α'.
Perubahan ketahanan bahan dengan perubahan suhu diberikan sebagai
dρ / dt = ρ. α
Di sini, dρ adalah perubahan nilai ketahanan. Unitnya ohm-mdua/ m. ‘Ρ’ adalah nilai ketahanan bahan. ‘Dt’ adalah perubahan nilai suhu. ‘Α’ adalah pekali suhu rintangan.
Nilai resistiviti baru bagi bahan ketika mengalami perubahan suhu dapat dikira dengan persamaan di atas. Pertama, jumlah perubahan nilainya dikira menggunakan pekali suhu. Kemudian nilai ditambahkan ke nilai sebelumnya untuk mengira nilai baru.
Ini sangat berguna dalam mengira nilai rintangan bahan pada pelbagai suhu. Ketahanan dan ketahanan kedua-dua istilah itu berkaitan dengan penentangan yang dialami oleh arus yang mengalir tetapi ia adalah hak milik bahan. Semua wayar tembaga tanpa mengira panjang dan luas keratan rentasnya mempunyai nilai resistiviti yang sama sedangkan nilai rintangannya berubah dengan perubahan pada panjang dan luas keratan rentasnya.
Setiap bahan mempunyai nilai. Nilai ketahanan umum untuk pelbagai jenis bahan dapat diberikan sebagai - Untuk resistiviti superkonduktor adalah 0, untuk ketahanan logam adalah 10-8, untuk nilai resistiviti semikonduktor dan elektrolit berubah-ubah, untuk nilai resistiviti penebat adalah dari 1016, untuk penebat super nilai resistiviti adalah '∞'.
Pada 200C nilai ketahanan bagi perak ialah 1.59 × 10-8, untuk tembaga 1.68 × 10-8. Semua nilai ketahanan bagi pelbagai bahan boleh didapati di a meja . Kayu dianggap sebagai penebat tinggi tetapi ini berbeza bergantung pada jumlah kelembapan yang ada di dalamnya. Dalam banyak kes, sukar untuk mengira rintangan bahan menggunakan formula ketahanan kerana sifat bahan yang tidak homogen. Dalam kes sedemikian, persamaan pembezaan separa yang dibentuk oleh persamaan kesinambungan persamaan J dan Poisson untuk E digunakan. Adakah kedua-dua wayar dengan panjang yang berbeza dan kawasan penampang yang berbeza mempunyai nilai yang sama?
