Cuando se aplica una diferencia de potencial a través de un material, los electrones en el material comienzan a moverse desde el electrodo negativo a los electrodos positivos, lo que produce corriente en el material. Pero durante este movimiento de electrones, sufren varias colisiones con otros electrones en su camino. Estas colisiones provocan cierta oposición al flujo de electrones. Este fenómeno se conoce como Resistencia al material. La propiedad de resistividad de los materiales es beneficiosa en los circuitos eléctricos. Muchos factores afectan el valor de resistencia de un material. El valor de la resistencia específica del material nos da una idea de la capacidad resistiva de un material en particular.
¿Qué es resistividad?
Los materiales se dividen en función de sus propiedades conductoras como conductores, semiconductores y aislantes. La resistividad eléctrica de un material se define como la resistencia del material por unidad de longitud y por unidad de área de sección transversal a una temperatura especificada.
Cuando se aplica una diferencia de potencial a través de una sustancia, la propiedad de resistencia de la sustancia se opone al flujo de corriente a través de ella. Esta propiedad de la sustancia varía con la temperatura y también depende del tipo de material del que está compuesta la sustancia. mide la resistencia de la sustancia.
Fórmula de resistividad
La fórmula para esto se deriva de las leyes de la resistencia. Hay cuatro leyes para la resistencia de una sustancia.
Ecuación de resistividad
Primera ley
Afirma que el resistencia de una sustancia R es directamente proporcional a su longitud L. es decir, R ∝ L. Por lo tanto, cuando la longitud de la sustancia se duplica. su resistencia también se duplica.
Segunda ley
Según esta ley, la resistencia R de una sustancia es indirectamente proporcional a su área de sección transversal A. es decir, R ∝ 1 / A. Por tanto, al duplicar el área de la sección transversal de una sustancia, su valor de resistencia se reduce a la mitad.
Tercera ley
Esta ley establece que el resistencia de un material depende de la temperatura.
Cuarta ley
Según esta ley, la resistencia El valor de dos alambres hechos de diferentes materiales es diferente, aunque son iguales en longitud y áreas de sección transversal.
De todas estas leyes, el valor de resistencia de un conductor con longitud L y área de sección transversal A se puede derivar como
R ∝ L / A
R = ρL / A
Aquí, ρ es el coeficiente de resistencia conocido como resistividad de resistencia específica.
Por tanto, la resistividad eléctrica del material se da como
ρ = RA / L
Su unidad S.I es Ohm-Meter. Se denota con el símbolo 'ρ'.
Clasificación de resistividad para conductores, semiconductores y aislantes
Este material depende en gran medida de la temperatura. En conductores con aumento de temperatura, la velocidad de los electrones que se mueven en el material también aumenta. Esto conduce a muchas colisiones. Esto da como resultado una disminución del tiempo medio de colisión de los electrones. Esta sustancia es inversamente proporcional al tiempo medio de colisión de electrones. Por tanto, con la disminución del tiempo medio de colisión, aumenta el valor de resistividad del conductor.
En las sustancias semiconductoras, cuando la temperatura aumenta, se produce la ruptura de más enlaces covalentes. Esto aumenta el número de portadores de carga gratuita en la sustancia. Con este aumento en los portadores de carga, la conductividad de la sustancia aumenta, disminuyendo así la resistividad del material semiconductor. Así, con el aumento de temperatura, sus semiconductores aumentarán.
ayuda a comparar los diversos materiales en función de su capacidad para conducir electricidad. es recíproco de la conductividad. Conductores tienen valores de conductividad altos y valores de resistividad más bajos. Los aisladores tienen altos valores de resistividad y bajos valores de conductividad. Los valores de resistividad y conductividad para semiconductor se encuentra en el medio.
Su valor para un buen conductor como el cobre dibujado a mano a 200C es 1,77 × 10-8ohm-metro y, por otro lado, esto para un buen aislante oscila entre 1012a 1020ohmios-metros.
Coeficiente de temperatura
El coeficiente de temperatura de la resistencia se define como el cambio en el aumento de la resistencia de 1Ω resistor de un material por 10C aumento de la temperatura. Se denota con el símbolo 'α'.
El cambio en la resistividad del material con el cambio de temperatura se da como
dρ / dt = ρ. α
Aquí, dρ es el cambio en el valor de resistividad. Sus unidades son ohm-m2/metro. 'Ρ' es el valor de resistividad de la sustancia. 'Dt' es el cambio en el valor de temperatura. 'Α' es el coeficiente de temperatura de resistencia.
El nuevo valor de resistividad del material cuando sufre un cambio de temperatura se puede calcular mediante la ecuación anterior. Primero, la cantidad de cambio en su valor se calcula usando el coeficiente de temperatura. Luego, el valor se suma al valor anterior para calcular el nuevo valor.
Esto es muy útil para calcular los valores de resistencia del material a varias temperaturas. Tanto la resistencia como la resistividad están relacionados con la oposición experimentada por una corriente que fluye, pero es una propiedad intrínseca de los materiales. Todos los alambres de cobre, independientemente de su longitud y área de sección transversal, tienen el mismo valor de resistividad, mientras que su valor de resistencia cambia con el cambio en su longitud y áreas de sección transversal.
Cada material tiene su valor. Los valores generales de resistividad para diferentes tipos de material se pueden dar como: Para superconductores, la resistividad es 0, para los metales, la resistividad es 10-8, para semiconductores y electrolitos el valor de resistividad es variable, para aisladores el valor de resistividad es de 1016, para los super aislantes el valor de resistividad es '∞'.
A los 200C el valor de resistividad de la plata es 1,59 × 10-8, para cobre 1,68 × 10-8. Todos los valores de resistividad para varios materiales se pueden encontrar en un mesa . La madera se considera un alto aislante, pero esto varía según la cantidad de humedad presente en ella. En muchos casos, es difícil calcular la resistencia de un material utilizando la fórmula de resistividad debido a la naturaleza no homogénea de los materiales. En tales casos, se utiliza la ecuación diferencial parcial formada por la ecuación de continuidad de J y la ecuación de Poisson para E. ¿Los dos cables con diferentes longitudes y diferentes áreas de sección transversal tienen los mismos valores?
