Bir malzemeye bir potansiyel farkı uygulandığında, malzemedeki elektronlar negatif elektrottan pozitif elektrotlara doğru hareket etmeye başlar ve bu da malzemede akım üretir. Ancak elektronların bu hareketi sırasında, yollarındaki diğer elektronlarla çeşitli çarpışmalar yaşarlar. Bu çarpışmalar elektron akışına bir miktar zıtlığa neden olur. Bu fenomen, malzemeye direnç olarak bilinir. Malzemelerin özdirenç özelliği elektrik devrelerinde faydalıdır. Bir malzemenin direnç değerini birçok faktör etkiler. Malzemenin özgül direncinin değeri, bize belirli bir malzemenin direnç kapasitesi hakkında bir fikir verir.
Direnç nedir?
Malzemeler, iletkenler, yarı iletkenler ve yalıtkanlar olarak iletken özelliklerine göre ayrılır. Bir malzemenin elektriksel direnci, malzemenin belirli bir sıcaklıkta birim uzunluk ve birim kesit alanı başına direnci olarak tanımlanır.
Bir maddeye potansiyel bir fark uygulandığında, maddenin direnç özelliği içinden geçen akımın akışına karşı gelir. Maddenin bu özelliği sıcaklığa göre değişir ve ayrıca maddenin yapıldığı malzemenin türüne bağlıdır. Maddenin direncini ölçer.
Direnç Formülü
Bunun formülü direniş yasalarından türetilmiştir. Bir maddenin direnci için dört yasa vardır.
Direnç-Denklem
Birinci Kanun
Belirtir ki direnç bir R maddesinin uzunluğu L, yani R ∝ L ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla, maddenin uzunluğu iki katına çıktığında. direnci de ikiye katlanır.
İkinci Kanun
Bu kanuna göre, direnç Bir maddenin R'si dolaylı olarak kesit alanı A ile orantılıdır, yani R ∝ 1 / A. Böylelikle bir maddenin enine kesit alanı iki katına çıkarıldığında, direnç değeri yarıya indirilir.
Üçüncü Kanun
Bu yasa, direnç bir malzemenin sıcaklığı sıcaklığa bağlıdır.
Dördüncü Kanun
Bu kanuna göre, direnç Farklı malzemelerden oluşan iki telin değeri, uzunluk ve kesit alanlarında aynı olmakla birlikte farklıdır.
Tüm bu yasalardan uzunluk L ve kesit alanı A olan bir iletkenin direnç değeri şu şekilde elde edilebilir:
R ∝ L / A
R = ρL / A
Burada, ρ, özgül direncin direnci olarak bilinen direnç katsayısıdır.
Böylece malzemenin elektriksel direnci olarak verilmiştir.
ρ = RA / L
S.I birimi Ohm-Metre'dir. 'Ρ' sembolü ile gösterilir.
İletkenler, Yarı İletkenler ve İzolatörler için Direnç Sınıflandırması
Bu malzeme büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklığın artmasıyla birlikte iletkenlerde malzeme içinde hareket eden elektronların hızı da artar. Bu birçok çarpışmaya yol açar. Bu, elektronların ortalama çarpışma süresinde bir azalmaya neden olur. Bu madde, elektronların çarpışmasının ortalama süresiyle ters orantılıdır. Böylece ortalama çarpışma süresinin düşmesi ile iletkenin özdirenç değeri artar.
Yarı iletken maddelerde sıcaklık arttığında daha çok kovalent bağların kopması meydana gelir. Bu, maddedeki ücretsiz yük taşıyıcılarının sayısını artırır. Yük taşıyıcılarındaki bu artışla, maddenin iletkenliği artar, böylece yarı iletken malzemenin direnci azalır. Böylece sıcaklık artışı ile yarı iletkenleri artacaktır.
çeşitli malzemelerin elektrik iletme yeteneklerine göre karşılaştırılmasına yardımcı olur. iletkenliğin tersidir. İletkenler yüksek iletkenlik değerlerine ve daha düşük direnç değerlerine sahiptir. İzolatörler, yüksek direnç değerlerine ve düşük iletkenlik değerlerine sahiptir. İçin direnç ve iletkenlik değerleri yarı iletken ortada yatıyor.
20'de Elde çekilmiş bakır gibi iyi bir iletken için değeri0C 1,77 × 10'dur-8ohm-metre ve öte yandan, bu iyi bir yalıtkan için 101210'a kadaryirmiohm-metre.
Sıcaklık katsayısı
Sıcaklık dayanım katsayısı 1Ω direnç artışındaki değişim olarak tanımlanır. direnç 1 malzeme0C sıcaklıkta artış. 'Α' sembolü ile gösterilir.
Sıcaklığın değişmesi ile malzemenin direncindeki değişim şu şekilde verilmiştir:
dρ / dt = ρ. α
Burada dρ, özdirenç değerindeki değişikliktir. Birimleri ohm-m'diriki/ m. 'Ρ', maddenin özdirenç değeridir. 'Dt', sıcaklık değerindeki değişikliktir. 'Α', sıcaklık direnç katsayısıdır.
Sıcaklık değişikliğine uğradığında malzeme için yeni özdirenç değeri yukarıdaki denklemle hesaplanabilir. İlk olarak, değerindeki değişim miktarı sıcaklık katsayısı kullanılarak hesaplanır. Daha sonra yeni değeri hesaplamak için değer önceki değere eklenir.
Bu, malzemenin çeşitli sıcaklıklardaki direnç değerlerinin hesaplanmasında çok kullanışlıdır. Direnç ve özdirenç her iki terim de akan bir akımın yaşadığı muhalefetle ilgilidir, ancak bu, malzemelerin içsel bir özelliğidir. Uzunluklarına ve kesit alanlarına bakılmaksızın tüm bakır teller aynı direnç değerine sahipken, direnç değerleri uzunluk ve kesit alanlarındaki değişiklik ile değişmektedir.
Her malzemenin bir değeri vardır. Farklı malzeme türleri için genel özdirenç değerleri şu şekilde verilebilir: - Süper iletkenler için özdirenç 0, metaller için özdirenç 10'dur.-8yarı iletkenler ve elektrolitler için direnç değeri değişkendir, izolatörler için direnç değeri 10'dan başlar16süper yalıtkanlar için özdirenç değeri '∞' dır.
20 yaşında0C gümüş için direnç değeri 1.59 × 10-8, bakır için 1.68 × 10-8. Çeşitli malzemeler için tüm özdirenç değerleri bir masa . Ahşap, yüksek yalıtkan olarak kabul edilir ancak bu, içinde bulunan nem miktarına bağlı olarak değişir. Çoğu durumda, malzemelerin homojen olmayan doğası nedeniyle direnç formülünü kullanarak bir malzemenin direncini hesaplamak zordur. Bu gibi durumlarda, J'nin süreklilik denklemi ve E için Poisson denkleminin oluşturduğu kısmi diferansiyel denklem kullanılır. Farklı uzunluklara ve farklı kesit alanlarına sahip iki tel aynı değerlere mi sahip?
