กฎของความต้านทานและความต้านทานจำเพาะหน่วยของความต้านทานจำเพาะ
ความต้านทานจำเพาะหรือสัมประสิทธิ์ของความต้านทาน
ความต้านทานจำเพาะหรือสัมประสิทธิ์ของความต้านทานเป็นคุณสมบัติของสารที่ทำให้สารนั้นขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านไป ความต้านทานจำเพาะหรือสัมประสิทธิ์ของความต้านทานของสารใดๆ สามารถคำนวณได้ง่ายจากสูตรที่ได้มาจาก กฎของความต้านทาน.
กฎของความต้านทาน
ความต้านทานของสารใดๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้,
ความยาว ของสาร.
พื้นที่ภาคตัดขวาง ของสาร.
ลักษณะของวัสดุ ของสาร.
อุณหภูมิ ของสาร.
มีหลักเกณฑ์สำคัญสี่ (4) กฎของความต้านทาน จากนั้นความต้านทานจำเพาะหรือความต้านทานเฉพาะของสารใดๆ สามารถกำหนดได้ง่าย.
กฎแรกของความต้านทานจำเพาะ
ความต้านทานของสารเป็นเชิงเส้นตรงกับความยาวของสาร ความต้านทาน R ของสารคือ
เมื่อ L คือความยาวของสาร หากความยาวของสารเพิ่มขึ้น ทางเดินของอิเล็กตรอนก็จะเพิ่มขึ้นด้วย หากอิเล็กตรอนเดินทางนานขึ้น โอกาสในการชนกันก็จะมากขึ้น ซึ่งทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่ผ่านสารลดลง ดังนั้น กระแสไฟฟ้าในสารจะลดลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความต้านทานของสารจะเพิ่มขึ้นตามความยาวของสาร สัมพันธ์นี้เป็นเชิงเส้น.
กฎที่สองของความต้านทานจำเพาะ
ความต้านทานของสารเป็นสัดส่วนย้อนกลับกับพื้นที่ภาคตัดขวางของสาร ความต้านทาน R ของสารคือ
เมื่อ A คือพื้นที่ภาคตัดขวางของสาร กระแสไฟฟ้าผ่านสารใดๆ ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ผ่านพื้นที่ภาคตัดขวางของสารต่อหน่วยเวลา หากพื้นที่ภาคตัดขวางของสารใหญ่ขึ้น อิเล็กตรอนจะผ่านได้มากขึ้น การผ่านของอิเล็กตรอนมากขึ้นทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านสารมากขึ้น ในกรณีที่แรงดันคงที่ กระแสไฟฟ้ามากขึ้นหมายถึงความต้านทานน้อยลง และสัมพันธ์นี้เป็นเชิงเส้น.
ความต้านทานจำเพาะ
จากการรวมกฎทั้งสองนี้ เราได้ว่า,
เมื่อ ρ (โร) เป็นค่าคงที่และเรียกว่า ความต้านทานจำเพาะ หรือ ความต้านทานเฉพาะ ของวัสดุของ ตัวนำไฟฟ้า หรือสาร ตอนนี้หากเราใส่ L = 1 และ A = 1 ในสมการ เราจะได้ R = ρ นั่นคือ ความต้านทานของวัสดุที่มีความยาวหน่วยและมีพื้นที่ภาคตัดขวางหน่วยเท่ากับความต้านทานจำเพาะหรือความต้านทานเฉพาะของวัสดุ ความต้านทานจำเพาะของวัสดุสามารถกำหนดได้อีกแบบว่าเป็นความต้านทานระหว่างด้านตรงข้ามของลูกบาศก์ที่มีปริมาตรหน่วยของวัสดุนั้น.
กฎที่สามของความต้านทานจำเพาะ
ความต้านทานของสารเป็นเชิงเส้นตรงกับความต้านทานจำเพาะของวัสดุที่ใช้สร้างสารนั้น ความต้านทานจำเพาะของวัสดุทุกชนิดไม่เหมือนกัน มันขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนอิสระขนาดอะตอมของวัสดุประเภทของการเชื่อมโยงในวัสดุและปัจจัยอื่น ๆ ของโครงสร้างวัสดุ หากความต้านทานจำเพาะของวัสดุสูง ความต้านทานที่สารที่สร้างโดยวัสดุนั้นก็สูงและในทางกลับกัน สัมพันธ์นี้เป็นเชิงเส้น.
กฎที่สี่ของความต้านทานจำเพาะ
อุณหภูมิของสารยังมีผลต่อความต้านทานที่สารเสนอ นี่เป็นเพราะพลังงานความร้อนทำให้เกิดการสั่นสะเทือนระหว่างอะตอมในโลหะมากขึ้น และทำให้อิเล็กตรอนได้รับการขัดขวางมากขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่จากปลายที่มีศักย์ต่ำไปยังปลายที่มีศักย์สูง ดังนั้น ในสารโลหะ ความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หากสารไม่ใช่โลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พันธะโคเวเลนต์ที่แตกมากขึ้น ทำให้มีอิเล็กตรอนอิสระมากขึ้นในวัสดุ ดังนั้น ความต้านทานลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น.
นี่คือเหตุผลที่การกล่าวถึงความต้านทานของสารโดยไม่ระบุอุณหภูมิไม่มีความหมาย.
หน่วยของความต้านทานจำเพาะ
หน่วยของความต้านทานจำเพาะสามารถกำหนดได้ง่ายจากสมการ
หน่วยของความต้านทานจำเพาะคือ Ω – m ในระบบ MKS และ Ω – cm ในระบบ CGS และ 1 Ω – m = 100 Ω – cm.
รายการของความต้านทานจำเพาะของวัสดุที่ใช้บ่อยๆ ที่แตกต่างกัน
