Resistivitetslagar för resistans och enhet för resistivitet
Resistivitet eller Motståndskoefficient
Resistivitet eller motståndskoefficient är en egenskap hos ett material, som gör att materialet erbjuder motstånd mot strömförsel genom det. Resistiviteten eller motståndskoefficienten för ett material kan enkelt beräknas från formeln som härleddes från Motstånds lagar.
Motstånds lagar
Motståndet hos ett material beror på följande faktorer,
Längd av materialet.
Tvärsnittsarea av materialet.
Materialets natur.
Temperatur av materialet.
Det finns huvudsakligen fyra (4) motstånds lagar från vilka resistiviteten eller specifika resistansen för ett material lätt kan fastställas.
Första lag om resistivitet
Motståndet i ett material är proportionellt mot längden av materialet. elektriska motståndet R för ett material är
Där L är längden av materialet.
Om längden av ett material ökar, ökar också den väg som elektronerna reser. Om elektronerna reser längre, kolliderar de mer och konsekvent blir antalet elektronerna som passerar genom materialet mindre; därför minskar strömmen genom materialet. Med andra ord, ökar motståndet i materialet med ökande längd. Denna relation är också linjär.
Andra lag om resistivitet
Motståndet i ett material är omvänt proportionellt till tvärsnittsarean av materialet. Elektriskt motstånd R för ett material är
Där A är tvärsnittsarean av materialet.
Strömmen genom ett material beror på antalet elektroner som passerar genom ett tvärsnitt av materialet per tidsenhet. Så, om tvärsnittet av ett material är större, kan fler elektroner passera genom tvärsnittet. Flere elektroners genomgång genom ett tvärsnitt per tidsenhet orsakar mer ström genom materialet. För fast spänning, betyder mer ström mindre elektriskt motstånd och denna relation är linjär.
Resistivitet
Genom att kombinera dessa två lagar får vi,
Där ρ (rho) är proportionalitetskonstanten och kallas resistivitet eller specifik resistans för materialet i ledaren eller materialet. Nu om vi sätter, L = 1 och A = 1 i ekvationen, får vi, R = ρ. Det betyder att motståndet för ett material med enhetslängd och enhetligt tvärsnittsarea är lika med dess resistivitet eller specifika resistans. Resistiviteten för ett material kan alternativt definieras som det elektriska motståndet mellan motsatta sidor av en kub med enhetsvolym av det materialet.
Tredje lag om resistivitet
Motståndet i ett material är proportionellt mot resistiviteten av de material som materialet är gjort av. Resistiviteten för alla material är inte densamma. Den beror på antalet fria elektroner, och storleken på atomerna i materialen, typerna av bindningar i materialen och många andra faktorer i materialstrukturen. Om resistiviteten för ett material är hög, är det motstånd som erbjuds av det material som detta material är gjort av också högt och vice versa. Denna relation är också linjär.
Fjärde lag om resistivitet
Temperaturen på materialet påverkar också det motstånd som erbjuds av materialet. Detta beror på att värmeenergin orsakar mer interatomär vibration i metallen, och därför får elektronerna mer hinder under sin drift från låg potential till hög potential. Därför, i metalliska material, ökar motståndet med ökande temperatur. Om materialet är icke-metalliskt, bryts fler kovalenta bindningar vid ökad temperatur, vilket ger fler fria elektroner i materialet. Därför minskar motståndet med ökad temperatur.
Det är därför meningslöst att nämna motståndet för ett material utan att nämna dess temperatur.
Enhet för resistivitet
Enheten för resistivitet kan enkelt fastställas från dess ekvation
Enheten för resistivitet är Ω – m i MKS-systemet och Ω – cm i CGS-systemet och 1 Ω – m = 100 Ω – cm.
Lista över resistivitet för olika vanligt använda material
