विद्युत प्रतिरोध: यह क्या है?

Electrical4u

फील्ड: बुनियादी विद्युत

China

विद्युत प्रतिरोध क्या है?

प्रतिरोध (जिसे ओमिक प्रतिरोध या विद्युत प्रतिरोध भी कहा जाता है) एक विद्युत परिपथ में धारा के प्रवाह के विरोध का माप है। प्रतिरोध ओम में मापा जाता है, जिसे ग्रीक अक्षर ओमेगा (Ω) से प्रदर्शित किया जाता है।

बड़ा प्रतिरोध, धारा के प्रवाह के लिए बड़ा बाधक होता है।

जब संभावित अंतर को एक चालक पर लगाया जाता है, तो धारा बहना शुरू हो जाती है, या मुक्त इलेक्ट्रॉन चलना शुरू कर देते हैं। चलते समय, मुक्त इलेक्ट्रॉन चालक के परमाणुओं और अणुओं के साथ टकराते हैं।

टकराने या बाधा के कारण, इलेक्ट्रॉन या विद्युत धारा का प्रवाह सीमित हो जाता है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन या धारा के प्रवाह के लिए कुछ विरोध है। इस प्रकार, इस विरोध को विद्युत धारा के प्रवाह के लिए दिए गए प्रतिरोध कहा जाता है।

चालक सामग्री का प्रतिरोध निम्नलिखित पाया गया है—

सामग्री की लंबाई के लिए सीधे आनुपातिक
सामग्री के अनुप्रस्थ क्षेत्रफल के लिए व्युत्क्रमानुपातिक
सामग्री की प्रकृति पर निर्भर करता है
यह तापमान पर निर्भर करता है

गणितीय रूप से, चालक सामग्री का प्रतिरोध निम्न प्रकार से व्यक्त किया जा सकता है,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

जहाँ R = चालक का प्रतिरोध

$l$ = चालक की लंबाई

a = चालक का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल

$\rho$ = सामग्री का आनुपातिकता स्थिरांक, जिसे विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता कहा जाता है

1 ओम प्रतिरोध की परिभाषा

यदि एक चालक के दो छोरों पर 1 वोल्ट का विद्युत संभावना लगाई जाती है और यदि उसमें 1 एम्पियर की धारा प्रवाहित होती है, तो उस चालक का प्रतिरोध एक ओम कहा जाता है।

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

विद्युत प्रतिरोध की माप (इकाइयाँ) क्या हैं?

विद्युत प्रतिरोध SI इकाई (एक प्रतिरोधक के लिए) ओहम में मापा जाता है, और इसे Ω से निरूपित किया जाता है। ओहम (Ω) इकाई ग्रेट जर्मन भौतिकशास्त्री और गणितज्ञ जॉर्ज साइमन ओह्म के सम्मान में नामित की गई है।

SI प्रणाली में, एक ओहम 1 वोल्ट प्रति एम्पियर के बराबर होता है। इस प्रकार,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

इसलिए, प्रतिरोध वोल्ट प्रति एम्पियर में भी मापा जाता है।

प्रतिरोधक कई प्रकार के मानों पर विनिर्मित और निर्दिष्ट किए जाते हैं। ओम इकाई आम तौर पर मध्यम प्रतिरोध मानों के लिए उपयोग की जाती है, लेकिन बड़े और छोटे प्रतिरोध मानों को मिलीओम, किलोओम, मेगाओम आदि में व्यक्त किया जा सकता है।

इसलिए, प्रतिरोधकों की व्युत्पन्न इकाइयाँ उनके मानों के अनुसार बनाई जाती हैं, जैसा कि नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है।

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

प्रतिरोधकों का व्युत्पन्न इकाई

विद्युत प्रतिरोध संकेत

विद्युत प्रतिरोध के लिए दो मुख्य परिपथ संकेत होते हैं।

प्रतिरोधक के लिए सबसे आम संकेत एक झुकावदार रेखा होती है जो उत्तरी अमेरिका में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। प्रतिरोधक के लिए दूसरा परिपथ संकेत एक छोटा आयत होता है जो यूरोप और एशिया में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसे अंतर्राष्ट्रीय प्रतिरोधक संकेत कहा जाता है।

नीचे दिए गए चित्र में प्रतिरोधकों के परिपथ संकेत दिखाए गए हैं।

企业微信截图_17099630627029.png 企业微信截图_17099630544755.png

विद्युत प्रतिरोध सूत्र

प्रतिरोध का मूल सूत्र इस प्रकार है:

प्रतिरोध, वोल्टेज और धारा के बीच संबंध (ओह्म का नियम)
प्रतिरोध, शक्ति, और वोल्टेज के बीच संबंध
प्रतिरोध, शक्ति, और धारा के बीच संबंध

नीचे दिए गए चित्र में ये संबंध सारांशित किए गए हैं।

प्रतिरोध सूत्र 1 (ओह्म का नियम)

ओह्म के नियम के अनुसार

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

इस प्रकार, प्रतिरोध आपूर्ति वोल्टेज और धारा का अनुपात होता है।

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

प्रतिरोध सूत्र 2 (शक्ति और वोल्टेज)

संचालित शक्ति आपूर्ति वोल्टेज और विद्युत धारा का गुणनफल है।

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

अब, $I = \frac{V}{R}$ उपरोक्त समीकरण में रखने पर हम प्राप्त करते हैं,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

इस प्रकार, हम पाते हैं कि प्रतिरोध आपूर्ति वोल्टेज के वर्ग और शक्ति का अनुपात है। गणितीय रूप से,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

प्रतिरोध सूत्र 3 (शक्ति और धारा)

हम जानते हैं कि, $P = V * I$

उपरोक्त समीकरण में $V = I *R$ रखने पर हम पाते हैं,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

इस प्रकार, हम पाते हैं कि प्रतिरोध शक्ति और धारा के वर्ग का अनुपात होता है। गणितीय रूप से,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

AC और DC प्रतिरोध के बीच का अंतर

AC प्रतिरोध और DC प्रतिरोध के बीच एक अंतर होता है। आइए इस पर संक्षेप में चर्चा करें।

AC प्रतिरोध

AC सर्किट में प्रतिरोध (प्रतिरोध, आभासी प्रतिरोध, और क्षमता आभासी प्रतिरोध) को अवरोध कहा जाता है। इसलिए, AC प्रतिरोध को अवरोध भी कहा जाता है।

प्रतिरोध = अवरोध अर्थात्,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

निम्नलिखित सूत्र एसी परिपथों के एसी प्रतिरोध या इम्पीडेंस का मान देता है,

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

डीसी प्रतिरोध

डीसी का परिमाण स्थिर होता है, अर्थात, डीसी परिपथों में आवृत्ति नहीं होती; इसलिए डीसी परिपथों में धारितीय प्रतिक्रिया और स्वप्रेरणीय प्रतिक्रिया शून्य होती है।

इसलिए, जब डीसी आपूर्ति लगाई जाती है, तो केवल चालक या तार का प्रतिरोध मूल्य महत्वपूर्ण होता है।

इस प्रकार, ओह्म के नियम के अनुसार, हम डीसी प्रतिरोध का मान गणना कर सकते हैं।

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

एसी प्रतिरोध या डीसी प्रतिरोध: कौन सा अधिक है?

डीसी सर्किट्स में स्किन प्रभाव नहीं होता क्योंकि डीसी आपूर्ति में आवृत्ति शून्य होती है। इसलिए, स्किन प्रभाव के कारण एसी प्रतिरोध डीसी प्रतिरोध से अधिक होता है।

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

आमतौर पर, एसी प्रतिरोध का मान डीसी प्रतिरोध के मान का 1.6 गुना होता है।

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

विद्युत प्रतिरोध, गर्मी और तापमान

विद्युत प्रतिरोध और गर्मी

जब विद्युत धारा (यानी, मुक्त इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह) एक चालक से गुजरती है, तो गतिशील इलेक्ट्रॉनों और चालक के अणुओं के बीच कुछ 'घर्षण' होता है। इस घर्षण को विद्युत प्रतिरोध कहा जाता है।

इस प्रकार, चालक को दिया गया विद्युत ऊर्जा घर्षण या विद्युत प्रतिरोध के कारण गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इसे विद्युत प्रतिरोध द्वारा उत्पन्न विद्युत धारा का गर्मी प्रभाव कहा जाता है।

उदाहरण के लिए, यदि I एम्पियर की धारा R ओह्म प्रतिरोध के चालक में t सेकंड तक प्रवाहित होती है, तो आपूर्तित विद्युत ऊर्जा I2Rt जूल होगी। यह ऊर्जा गर्मी के रूप में परिवर्तित होती है।

इस प्रकार,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

यह गर्मी प्रभाव कई विद्युत उष्मीय उपकरणों के निर्माण में उपयोग किया जाता है, जैसे विद्युत गर्मक, विद्युत टोस्टर, विद्युत खुनखार, विद्युत आयरन, सोल्डरिंग आयरन आदि। इन उपकरणों का मूल सिद्धांत एक ही है, अर्थात् जब विद्युत धारा उच्च प्रतिरोध (जिसे गर्मी तत्व कहा जाता है) के माध्यम से प्रवाहित होती है, तो यह आवश्यक गर्मी उत्पन्न करती है।

निकेल और क्रोमियम का एक सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला मिश्र धातु निक्रोम है, जिसका प्रतिरोध तांबे की तुलना में 50 गुना अधिक होता है।

तापमान पर विद्युत प्रतिरोध का प्रभाव

सभी सामग्रियों का प्रतिरोध तापमान के परिवर्तन से प्रभावित होता है। तापमान के परिवर्तन का प्रभाव सामग्री के आधार पर अलग-अलग होता है।

धातुएँ

शुद्ध धातुओं (जैसे, तांबा, एल्यूमिनियम, चांदी, आदि) का विद्युत प्रतिरोध तापमान के बढ़ने से बढ़ जाता है। इस प्रतिरोध की वृद्धि सामान्य तापमान की सीमा के लिए बड़ी होती है। इसलिए, धातुओं का धनात्मक तापमान गुणांक होता है।

मिश्रधातुएं

मिश्रधातुओं (जैसे, निक्रोम, मंगनिन, आदि) का विद्युत प्रतिरोध भी तापमान के बढ़ने से बढ़ जाता है। यह प्रतिरोध की वृद्धि अनियमित और तुलनात्मक रूप से कम होती है। इसलिए, मिश्रधातुओं का धनात्मक तापमान गुणांक का मान कम होता है।

अर्धचालक, अवरोधक और विद्युत लवण

अर्धचालक, अवरोधक और विद्युत लवणों का विद्युत प्रतिरोध तापमान के बढ़ने से घट जाता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अधिक स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन बनते हैं। इसलिए, विद्युत प्रतिरोध का मान घट जाता है। इस प्रकार, ऐसे सामग्री का ऋणात्मक तापमान गुणांक होता है।

प्रतिरोध के बारे में सामान्य प्रश्न

मानव शरीर का विद्युत प्रतिरोध

मानव शरीर की त्वचा का प्रतिरोध ऊँचा होता है, लेकिन आंतरिक शरीर का प्रतिरोध कम होता है। जब मानव शरीर सूखा होता है, तो इसका औसत प्रभावी प्रतिरोध ऊँचा होता है, और जब गीला होता है, तो प्रतिरोध बहुत कम हो जाता है।

सूखी स्थितियों में, मानव शरीर द्वारा प्रदान किया गया प्रभावी प्रतिरोध 100,000 ओहम होता है, और गीली स्थितियों या टूटी हुई त्वचा में, प्रतिरोध 1000 ओहम तक कम हो जाता है।

यदि उच्च वोल्टेज वाली विद्युत ऊर्जा मानव त्वचा में प्रवेश कर जाती है, तो यह त्वचा को तेजी से टूट जाती है, और शरीर द्वारा प्रदान किया गया प्रतिरोध 500 ओहम तक कम हो जाता है।

वायु का विद्युत प्रतिरोध

हम जानते हैं कि किसी भी सामग्री का विद्युत प्रतिरोध उस सामग्री की प्रतिरोधकता या विशिष्ट प्रतिरोध पर निर्भर करता है। वायु की प्रतिरोधकता या विशिष्ट प्रतिरोध लगभग $10^6$ से $10^1^5$ $\Omega-m$ 200 C पर होता है।

वायु का विद्युत प्रतिरोध वायु की एक विद्युत धारा को विरोध करने की क्षमता का माप है। वायु प्रतिरोध वस्तु की अग्र सतह और वायु अणुओं के बीच के संघटन का परिणाम है। वायु प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले दो मुख्य कारक हैं: वस्तु की गति और वस्तु का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल।

वायु का विद्युत विघटन या विद्युत विशिष्ट शक्ति 21.1 kV/cm (RMS) या 30 kV/cm (peak) है, जिसका अर्थ है कि वायु 21.1 kV/cm (RMS) या 30 kV/cm (peak) तक विद्युत प्रतिरोध प्रदान करती है। यदि वायु में विद्युत स्थिर तनाव 21.1 kV/cm (RMS) से अधिक हो जाता है, तो वायु का विघटन होता है; इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि वायु प्रतिरोध शून्य हो जाता है।

जल का विद्युत प्रतिरोध

जल की विशिष्ट प्रतिरोधकता या प्रतिरोधकता जल की एक विद्युत धारा को विरोध करने की क्षमता का माप है, जो जल में घुले हुए लवणों की सांद्रता पर निर्भर करती है।

शुद्ध जल में विशिष्ट प्रतिरोधकता या प्रतिरोधकता का मान अधिक होता है क्योंकि इसमें कोई आयन नहीं होते। जब लवण शुद्ध जल में घुलते हैं, तो मुक्त आयन उत्पन्न होते हैं। ये आयन विद्युत धारा का चालक बन सकते हैं; इसलिए प्रतिरोध कम हो जाता है।

उच्च सांद्रता वाले लवणों के साथ जल की विशिष्ट प्रतिरोधकता या प्रतिरोधकता कम होती है और इसके विपरीत। नीचे दी गई तालिका विभिन्न प्रकार के जल के लिए प्रतिरोधकता का मान दिखाती है।

जल के प्रकार	ओम-मीटर में प्रतिरोधकता $(\Omega-m)$
शुद्ध जल	२०,०००,०००
समुद्री जल	२०-२५
डिस्टिल्ड वाटर	५,००,०००
वर्षा जल	२०,०००
नदी जल	२००
पीने योग्य जल	२ से २००
डिआयोनाइज्ड वाटर	१,८०,०००

कॉपर का विद्युत प्रतिरोध

कॉपर एक अच्छा संवाहक है; इसलिए इसका प्रतिरोध मान कम होता है। कॉपर द्वारा प्रदान किया गया प्राकृतिक प्रतिरोध कॉपर का विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता कहलाता है।

कॉपर के विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता का मान $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ है।

जब विद्युत प्रतिरोध शून्य होता है, इस घटना को क्या कहते हैं?

जब विद्युत प्रतिरोध शून्य होता है, तो इस घटना को अतिचालकता (सुपरकंडक्टिविटी) कहते हैं।

ओम के नियम के अनुसार,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

यदि विद्युत प्रतिरोध, अर्थात R = 0 हो, तो,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

इसलिए, यदि चालक का प्रतिरोध शून्य हो, तो चालक में अनंत धारा बहती है; इस घटना को अतिचालकता (सुपरकंडक्टिविटी) कहते हैं।

हम यह भी कह सकते हैं कि यदि विद्युत प्रतिरोध शून्य हो, तो इसका चालकता अनंत होती है।

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

प्रतिरोधकता प्रतिरोध पर कैसे प्रभाव डालती है?

जैसा कि हम जानते हैं, एक चालक सामग्री का प्रतिरोध निम्न प्रकार व्यक्त किया जा सकता है,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

जहाँ R = चालक का प्रतिरोध

$l$ = चालक की लंबाई

a = चालक का अनुप्रस्थ क्षेत्रफल

$\rho$ = सामग्री का आनुपातिकता स्थिरांक, जिसे सामग्री का विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता कहा जाता है

अब, यदि $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ तो

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

इस प्रकार, किसी सामग्री का विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता उस सामग्री की इकाई लंबाई और इकाई अनुप्रस्थ क्षेत्रफल द्वारा प्रदान किया गया प्रतिरोध है।

हम जानते हैं कि प्रत्येक चालक सामग्री का विशिष्ट प्रतिरोध या प्रतिरोधकता का एक अलग मान होता है; इसलिए, प्रतिरोध का मान उपयोग किए गए चालक सामग्री की लंबाई और क्षेत्रफल पर निर्भर करता है।

स्रोत: Electrical4u

थोड़ा सा विवरण: मूल का सम्मान करें, अच्छे लेख साझा करने योग्य हैं, यदि किसी प्रकार का उल्लंघन है तो कृपया डिलीट करने के लिए संपर्क करें।