مقاومت یا ضریب مقاومت
مقاومت یا ضریب مقاومت یک ویژگی ماده است که به دلیل آن، ماده مخالفت با جریان الکتریسیته را ارائه میدهد. مقاومت یا ضریب مقاومت هر ماده میتواند به راحتی از فرمولی که از قوانین مقاومت نتیجه شده است محاسبه شود.
قوانین مقاومت
مقاومت هر ماده به عوامل زیر بستگی دارد،
طول ماده.
مساحت مقطع ماده.
طبيعت ماده ماده.
دمای ماده.
در کل چهار (4) قانون مقاومت وجود دارد که با استفاده از آنها مقاومت یا مقاومت خاص هر ماده میتواند به راحتی تعیین شود.
قانون اول مقاومت
مقاومت یک ماده مستقیماً متناسب با طول ماده است. مقاومت الکتریکی R یک ماده است
که در آن L طول ماده است.
اگر طول ماده افزایش یابد، مسیری که الکترونها در آن حرکت میکنند نیز افزایش مییابد. اگر الکترونها برای مسافت طولانیتر حرکت کنند، برخورد بیشتری خواهند داشت و در نتیجه تعداد الکترونهایی که از ماده عبور میکنند کاهش مییابد؛ بنابراین جریان الکتریسیته از ماده کاهش مییابد. به عبارت دیگر، مقاومت ماده با افزایش طول ماده افزایش مییابد. این رابطه خطی است.
قانون دوم مقاومت
مقاومت یک ماده معکوساً متناسب با مساحت مقطع ماده است. مقاومت الکتریکی R یک ماده است
که در آن A مساحت مقطع ماده است.
جریان از هر ماده به تعداد الکترونهایی که از مقطع ماده در واحد زمان عبور میکنند بستگی دارد. بنابراین، اگر مقطع ماده بزرگتر باشد، تعداد بیشتری الکترون میتوانند از مقطع عبور کنند. عبور بیشتر الکترونها از مقطع در واحد زمان باعث افزایش جریان از ماده میشود. برای ولتاژ ثابت، جریان بیشتر به معنای کمتر شدن مقاومت الکتریکی است و این رابطه خطی است.
مقاومت خاص
با ترکیب این دو قانون بدست میآید،
که در آن ρ (رو) ثابت تناسب و به عنوان مقاومت خاص یا مقاومت خاص ماده رسانا یا ماده شناخته میشود. حالا اگر ما L = 1 و A = 1 در معادله قرار دهیم، R = ρ بدست میآید. به عبارت دیگر، مقاومت یک ماده با طول واحد و مساحت مقطع واحد برابر با مقاومت خاص یا مقاومت خاص آن است. مقاومت خاص یک ماده میتواند به صورت مقاومت الکتریکی بین دو سطح مقابل یک مکعب با حجم واحد از آن ماده تعریف شود.
قانون سوم مقاومت
مقاومت یک ماده مستقیماً متناسب با مقاومت خاص موادی است که ماده از آنها ساخته شده است. مقاومت خاص تمام مواد یکسان نیست. این مقاومت به تعداد الکترونهای آزاد، اندازه اتمهای ماده، نوع پیوند در ماده و عوامل دیگر ساختار ماده بستگی دارد. اگر مقاومت خاص یک ماده بالا باشد، مقاومتی که توسط مادهای که از این ماده ساخته شده است ارائه میشود نیز بالا خواهد بود و برعکس. این رابطه نیز خطی است.
قانون چهارم مقاومت
دمای ماده نیز مقاومت ارائه شده توسط ماده را تحت تأثیر قرار میدهد. این به دلیل این است که انرژی گرمایی باعث ارتعاش بیشتر بین اتمها در فلز میشود و بنابراین الکترونها در حین حرکت از نقطه پتانسیل پایین به نقطه پتانسیل بالا مواجه با موانع بیشتری میشوند. بنابراین، در مواد فلزی، مقاومت با افزایش دما افزایش مییابد. اگر ماده غیرفلزی باشد، با افزایش دما، پیوندهای کووالانسی بیشتری شکسته میشوند که باعث ایجاد الکترونهای آزاد بیشتر در ماده میشود. بنابراین، مقاومت با افزایش دما کاهش مییابد.
به همین دلیل ذکر مقاومت هر ماده بدون ذکر دمای آن بیمعنی است.
واحد مقاومت خاص
واحد مقاومت خاص میتواند به راحتی از معادله آن تعیین شود
واحد مقاومت خاص در سیستم MKS Ω – m و در سیستم CGS Ω – cm است و 1 Ω – m = 100 Ω – cm.