المقاومة النوعية أو معامل المقاومة
المقاومة النوعية أو معامل المقاومة هي خاصية من المواد تجعلها تقدم مقاومة لمرور التيار الكهربائي عبرها. يمكن حساب المقاومة النوعية أو معامل المقاومة لأي مادة بسهولة باستخدام الصيغة المستمدة من قوانين المقاومة.
قوانين المقاومة
تعتمد مقاومة أي مادة على العوامل التالية،
الطول للمادة.
مساحة المقطع العرضي للمادة.
طبيعة المادة للمادة.
درجة حرارة المادة.
هناك أربع (4) قوانين للمقاومة يمكن من خلالها تحديد المقاومة النوعية أو المقاومة الخاصة لأي مادة بسهولة.
قانون المقاومة النوعية الأول
تتناسب مقاومة المادة بشكل مباشر مع طول المادة. المقاومة الكهربائية R للمادة هي
حيث L هو طول المادة.
إذا زاد طول المادة، فسيزداد المسار الذي يسلكه الإلكترونات. إذا سافرت الإلكترونات لمسافة طويلة، فستصطدم أكثر وبالتالي سيقل عدد الإلكترونات التي تمر عبر المادة؛ لذا يقل التيار عبر المادة. بعبارة أخرى، تزداد مقاومة المادة مع زيادة طول المادة. هذه العلاقة خطية.
قانون المقاومة النوعية الثاني
تتناسب مقاومة المادة عكسياً مع مساحة المقطع العرضي للمادة. المقاومة الكهربائية R للمادة هي
حيث A هي مساحة المقطع العرضي للمادة.
يعتمد التيار عبر أي مادة على عدد الإلكترونات التي تمر عبر مقطع عرضي للمادة في وحدة الزمن. لذا، إذا كان المقطع العرضي لأي مادة أكبر، فسيكون بإمكان المزيد من الإلكترونات أن تمر عبر المقطع العرضي. مرور المزيد من الإلكترونات عبر المقطع العرضي في وحدة الزمن يؤدي إلى زيادة التيار عبر المادة. بالنسبة للجهد الثابت، يعني زيادة التيار قلة المقاومة الكهربائية وهذه العلاقة خطية.
المقاومة النوعية
بجمع هذين القانونين نحصل على،
حيث ρ (رو) هو ثابت التناسب ويعرف باسم المقاومة النوعية أو المقاومة الخاصة للمادة. الآن إذا وضعنا L = 1 و A = 1 في المعادلة، نحصل على R = ρ. وهذا يعني أن مقاومة مادة طولها وحدة واحدة ومساحتها العرضية وحدة واحدة تساوي المقاومة النوعية أو المقاومة الخاصة. يمكن تعريف المقاومة النوعية للمادة بدلاً من ذلك بأنها المقاومة الكهربائية بين الوجوه المقابلة لمكعب وحدة الحجم من تلك المادة.
قانون المقاومة النوعية الثالث
تتناسب مقاومة المادة بشكل مباشر مع المقاومة النوعية للمواد التي تم صنع المادة منها. ليست مقاومة جميع المواد متساوية. تعتمد على عدد الإلكترونات الحرة وحجم ذرات المواد وأنواع الروابط في المواد والعديد من العوامل الأخرى في بنية المواد. إذا كانت مقاومة نوعية المادة عالية، فإن المقاومة التي تقدمها المادة تكون عالية والعكس صحيح. هذه العلاقة خطية.
قانون المقاومة النوعية الرابع
تتأثر مقاومة المادة بدرجة حرارة المادة. هذا لأن الطاقة الحرارية تسبب اهتزازات ذرية أكثر في المعدن، وبالتالي تواجه الإلكترونات المزيد من العقبات أثناء السفر من النهاية ذات الجهد الأدنى إلى النهاية ذات الجهد الأعلى. لذا، في المواد المعدنية، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. إذا كانت المادة غير معدنية، فإن زيادة درجة الحرارة تؤدي إلى كسر المزيد من الروابط الكovalent، مما يسبب المزيد من الإلكترونات الحرة في المادة. لذا، تنخفض المقاومة مع زيادة درجة الحرارة.
لهذا السبب، فإن ذكر مقاومة أي مادة دون ذكر درجة حرارتها ليس له معنى.
وحدة المقاومة النوعية
يمكن تحديد وحدة المقاومة النوعية بسهولة من معادلتها
وحدة المقاومة النوعية هي Ω – m في النظام الدولي للوحدات وΩ – cm في النظام المتر الغرام والثانية و1 Ω – m = 100 Ω – cm.
قائمة المقاومة النوعية للمواد المختلفة الشائعة الاستخدام