Закони опору та одиниця виміру об'ємної електропровідності
Опір або коефіцієнт опору
Опір або коефіцієнт опору — це властивість речовини, завдяки якій речовина запобігає протіканню струму через неї. Опір або коефіцієнт опору будь-якої речовини можна легко обчислити за формулою, отриманою з Законів опору.
Закони опору
Опір будь-якої речовини залежить від наступних факторів,
Довжина речовини.
Площа поперечного перерізу речовини.
Природа матеріалу речовини.
Температура речовини.
Існує основні чотири (4) закони опору, за допомогою яких можна легко визначити опір або специфічний опір будь-якої речовини.
Перший закон опору
Опір речовини прямо пропорційний довжині речовини. Електричний опір R речовини є
де L — довжина речовини.
Якщо довжина речовини збільшується, то шлях, який подолують електрони, також збільшується. Якщо електрони подолають більший шлях, вони зіткнуться більше, і, відповідно, кількість електронів, які проходять через речовину, зменшується; тому струм через речовину зменшується. Іншими словами, опір речовини зростає зі зростанням довжини речовини. Цей зв'язок також лінійний.
Другий закон опору
Опір речовини обернено пропорційний площі поперечного перерізу речовини. Електричний опір R речовини є
де A — площа поперечного перерізу речовини.
Струм через будь-яку речовину залежить від кількості електронів, які проходять через поперечний переріз речовини за одиницю часу. Тому, якщо поперечний переріз будь-якої речовини більший, то більше електронів може пройти через поперечний переріз. Пройдення більшої кількості електронів через поперечний переріз за одиницю часу призводить до збільшення струму через речовину. При фіксованому напругу, більший струм означає менший електричний опір і цей зв'язок є лінійним.
Опір
Об'єднавши ці два закони, ми отримуємо,
де, ρ (ро) — коефіцієнт пропорційності, відомий як опір або специфічний опір матеріалу провідника або речовини. Тепер, якщо ми покладемо, L = 1 і A = 1 у рівнянні, ми отримаємо, R = ρ. Це означає, що опір матеріалу довжиною 1 і площою поперечного перерізу 1 дорівнює його опору або специфічному опору. Опір матеріалу можна альтернативно визначити як електричний опір між протилежними гранями куба з об'ємом 1.
Третій закон опору
Опір речовини прямо пропорційний опору матеріалів, з яких виготовлена речовина. Опор всіх матеріалів не однаковий. Він залежить від кількості вільних електронів, розміру атомів матеріалу, типу зв'язку в матеріалах та багатьох інших факторів структури матеріалу. Якщо опір матеріалу високий, опір, який надає речовина, виготовлена з цього матеріалу, також високий, і навпаки. Цей зв'язок також лінійний.
Четвертий закон опору
Температура речовини також впливає на опір, який надає речовина. Це тому, що теплова енергія призводить до більшої міжатомній вібрації в металі, і, відповідно, електрони отримують більше перешкод під час дрейфу від нижнього потенційного кінця до вищого потенційного кінця. Тому, в металевих речовинах, опір зростає зі зростанням температури. Якщо речовина неметалева, зі зростанням температури, більше коовалентних зв'язків руйнуються, це призводить до появи більше вільних електронів в матеріалі. Тому, опір зменшується зі зростанням температури.
Тому вказувати опір будь-якої речовини без вказання її температури немає сенсу.
Одиниця опору
Одиницю опору можна легко визначити з його рівняння
Одиницею опору є Ω – м у системі МКС і Ω – см у системі СГС, і 1 Ω – м = 100 Ω – см.
Список опору різних поширених матеріалів
