Prawa oporu i jednostka rezystywności
Rezystywność lub Współczynnik Oporu
Rezystywność lub Współczynnik Oporu to właściwość substancji, która sprawia, że substancja stawia opór przepływowi prądu przez nią. Rezystywność lub Współczynnik Oporu dowolnej substancji można łatwo obliczyć z wzoru wywodzącego się z Praw Oporu.
Prawa Oporu
Opor substancji zależy od następujących czynników,
Długość substancji.
Przekrój poprzeczny substancji.
Rodzaj materiału substancji.
Temperatura substancji.
Istnieją głównie cztery (4) prawa oporu, z których można łatwo określić rezystywność lub specyficzną rezystywność dowolnej substancji.
Pierwsze Prawo Rezystywności
Opor substancji jest proporcjonalny do długości substancji. Elektryczny opór R substancji wynosi
Gdzie L to długość substancji.
Jeśli długość substancji zwiększy się, droga pokonywana przez elektrony również zwiększy się. Jeśli elektrony przemieszczają się dalej, zderzają się częściej, co prowadzi do zmniejszenia liczby elektronów przechodzących przez substancję; w konsekwencji prąd przez substancję maleje. Innymi słowy, opór substancji zwiększa się wraz ze wzrostem jej długości. Ta relacja jest liniowa.
Drugie Prawo Rezystywności
Opor substancji jest odwrotnie proporcjonalny do przekroju poprzecznego substancji. Elektryczny opór R substancji wynosi
Gdzie A to przekrój poprzeczny substancji.
Prąd przez dowolną substancję zależy od liczby elektronów przechodzących przez przekrój poprzeczny substancji w jednostce czasu. Więc, jeśli przekrój poprzeczny dowolnej substancji jest większy, więcej elektronów może przekroczyć ten przekrój. Przechodzenie większej liczby elektronów przez przekrój poprzeczny w jednostce czasu powoduje większe natężenie prądu przez substancję. Dla stałego napięcia, większy prąd oznacza mniejszy elektryczny opór i ta relacja jest liniowa.
Rezystywność
Łącząc te dwa prawa, otrzymujemy,
Gdzie, ρ (rho) to stała proporcjonalności, znana jako rezystywność lub specyficzna rezystywność materiału przewodnika lub substancji. Teraz, jeśli podstawimy L = 1 i A = 1 do równania, otrzymamy, R = ρ. To oznacza, że opór materiału o długości jednostkowej i przekroju poprzecznym jednostkowym jest równy jego rezystywności lub specyficznej rezystywności. Rezystywność materiału można alternatywnie zdefiniować jako opór elektryczny między przeciwległymi ścianami sześcianu o objętości jednostkowej tego materiału.
Trzecie Prawo Rezystywności
Opor substancji jest proporcjonalny do rezystywności materiałów, z których jest ona wykonana. Rezystywność wszystkich materiałów nie jest taka sama. Zależy ona od liczby wolnych elektronów, rozmiaru atomów materiałów, rodzaju wiązań w materiałach i wielu innych czynników struktury materiałowej. Jeśli rezystywność materiału jest wysoka, opór oferowany przez substancję wykonaną z tego materiału jest również wysoki, a na odwrót. Ta relacja jest również liniowa.
Czwarte Prawo Rezystywności
Temperatura substancji również wpływa na opór oferowany przez substancję. Wynika to z faktu, że energia ciepła powoduje większą wibrację międzycząsteczkową w metalu, co powoduje, że elektrony napotykają większe przeszkody podczas dryfowania od końca o niższym potencjale do końca o wyższym potencjale. Stąd, w przypadku substancji metalicznej, opór zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli substancja jest nietkankowa, przy wzroście temperatury, więcej wiązań kowalencych ulega zerwaniu, co powoduje pojawienie się większej liczby wolnych elektronów w materiale. W związku z tym, opór maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Dlatego podawanie oporu dowolnej substancji bez podania jej temperatury jest bez sensu.
Jednostka Rezystywności
Jednostkę rezystywności można łatwo określić z jej równania
Jednostką rezystywności jest Ω – m w systemie MKS i Ω – cm w systemie CGS, a 1 Ω – m = 100 Ω – cm.
Lista Rezystywności Różnych Powszechnie Używanych Materiałów
