חוקי התנגדות ויחידת ההתנגדות
ההתנגדות הספציפית או מקדם ההתנגדות
ההתנגדות הספציפית או מקדם ההתנגדות היא תכונה של חומר, שממנה נובעת ההתנגדות שהחומר מציג לתנועת הזרם דרכו. ניתן לחשב בקלות את ההתנגדות הספציפית או מקדם ההתנגדות של כל חומר מהנוסחה המגיעה מחוקי ההתנגדות.
חוקי ההתנגדות
התנגדות כל חומר תלויה בגורמים הבאים,
אורך החומר.
שטח חתך החומר.
הטבע של החומר.
טמפרטורה של החומר.
יש ארבעה (4) חוקי התנגדות מהם ניתן לקבוע בקלות את ההתנגדות הספציפית או ההתנגדות הספציפית של כל חומר.
חוק ההתנגדות הראשון
התנגדות החומר היא ביחס ישר לאורך החומר. ההתנגדות החשמלית R של חומר היא
כאשר L הוא האורך של החומר.
אם האורך של החומר גדל, המסלול שאלקטרונים עוברים גם כן גדל. אם אלקטרונים עוברים דרך ארוכה יותר, הם מתנגשים יותר וכתוצאה מכך מספר האלקטרונים העוברים דרך החומר קטן; לכן הזרם דרך החומר מופחת. במילים אחרות, ההתנגדות של החומר עולה עם עליית האורך של החומר. הקשר הזה הוא גם ליניארי.
חוק ההתנגדות השני
התנגדות החומר היא ביחס הפוך לשטח החתך של החומר. ההתנגדות החשמלית R של חומר היא
כאשר A הוא שטח החתך של החומר.
הזרם דרך כל חומר תלוי במספר האלקטרונים העוברים דרך חתך החומר ביחידת זמן. לפיכך, אם החתך של כל חומר גדול יותר, יותר אלקטרונים יכולים לעבור דרך החתך. מעבר של יותר אלקטרונים דרך חתך ביחידת זמן גורם לזרם גדול יותר דרך החומר. עבור מתח קבוע, זרם גדול יותר פירושו התנגדות קטנה יותר והקשר הזה הוא ליניארי.
התנגדות ספציפית
בשילוב שני החוקים מקבלים,
כאשר, ρ (רו) הוא קבוע פרופורציה המכונה התנגדות ספציפית או התנגדות ספציפית של החומר של המוביל או החומר. עכשיו אם נכניס, L = 1 ו-A = 1 בנוסחה, נקבל, R = ρ. כלומר ההתנגדות של חומר באורך יחידה ושטח חתך יחידה שווה להתנגדות הספציפית או ההתנגדות הספציפית שלו. ההתנגדות הספציפית של חומר יכולה להיות מוגדרת באופן חילופי כהתנגדות החשמלית בין הפנים הנגדיות של קובייה בעלת נפח יחידה של החומר.
חוק ההתנגדות השלישי
התנגדות החומר היא ביחס ישר להתנגדות הספציפית של החומרים מהם עשוי החומר. ההתנגדות הספציפית של כל החומרים אינה זהה. היא תלויה במספר האלקטרונים החופשיים, בגודל אטומי החומרים, בסוגי קשרים בחומרים ובגורמים נוספים של מבנה החומרים. אם ההתנגדות הספציפית של חומר גבוהה, ההתנגדות שהחומר מציג גבוהה ומכאן ולהפך. הקשר הזה הוא גם ליניארי.
חוק ההתנגדות הרביעי
טמפרטורת החומר משפיעה גם היא על ההתנגדות שהחומר מציג. זאת כי אנרגיית החום גורמת להרבה רעידות בין-אטומיות במתכת, ולכן אלקטרונים נתקלים בהרבה מכשולים במהלך התקדמותם מהקצה בעל הפוטנציאל הנמוך לקצה בעל הפוטנציאל הגבוה. לכן, בחומרים מתכותיים, ההתנגדות עולה עם עליית הטמפרטורה. אם החומר אינו מתכתי, עם עליית הטמפרטורה, יותר קשרים קוולנטיים נשברים, מה שגורם ליותר אלקטרונים חופשיים בחומר. לכן, התנגדות יורדת עם עליית הטמפרטורה.
לכן ציון ההתנגדות של כל חומר ללא ציון הטמפרטורה שלו חסר משמעות.
יחידת ההתנגדות הספציפית
יחידה של ההתנגדות הספציפית יכולה להיות נקבעת בקלות מהמשוואה שלה
יחידה של ההתנגדות הספציפית היא Ω – m במערכת MKS ו-Ω – cm במערכת CGS ו-1 Ω – m = 100 Ω – cm.
רשימת ההתנגדות הספציפית של חומרים שונים בשימוש נפוץ
