जब तांबे को भारी कहा जाता हैएल्यूमीनियम की तुलना में धातु, फिर उनके घनत्व की तुलना की जाती है। इसी तरह, जब यह कहा जाता है कि तांबा एल्यूमीनियम की तुलना में बेहतर कंडक्टर है, तो उनकी प्रतिरोधकता (ρ) की तुलना की जाती है, जिसका मूल्य किसी विशेष नमूने के आकार या आकार पर निर्भर नहीं करता है - केवल सामग्री पर।
प्रतिरोध प्रतिरोध का एक उपाय हैकिसी दिए गए भौतिक आकार के लिए विद्युत चालकता। इसका विपरीत विद्युत चालकता है। धातु अच्छे विद्युत चालक (उच्च चालकता और निम्न ρ मूल्य) होते हैं, जबकि गैर-धातु आमतौर पर गरीब कंडक्टर (कम चालकता और उच्च ρ मूल्य) होते हैं।
अधिक परिचित थर्मल इलेक्ट्रिकप्रतिरोध मापता है कि किसी सामग्री के लिए बिजली का संचालन कितना कठिन है। यह भाग के आकार पर निर्भर करता है: प्रतिरोध सामग्री के एक लंबे या संकीर्ण खंड के लिए अधिक है। प्रतिरोध से आकार के प्रभाव को खत्म करने के लिए, तार प्रतिरोधकता का उपयोग किया जाता है, एक भौतिक संपत्ति जो आकार से स्वतंत्र होती है। अधिकांश सामग्रियों के लिए, तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है। अपवाद अर्धचालक (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन) है, जिसमें यह तापमान के साथ घटता है।
जिस आसानी से सामग्री गर्मी का संचालन करती हैतापीय चालकता द्वारा मापा जाता है। पहले अनुमान के अनुसार, अच्छे विद्युत चालक भी अच्छे तापीय चालक होते हैं। प्रतिरोध को प्रतीक r द्वारा दर्शाया जाता है, और इसकी इकाई एक ओममीटर है। शुद्ध तांबे का प्रतिरोध 1.7 x 10 -8 ओम है। यह एक बहुत छोटी संख्या है - 0.000 000 017 ओम, जिसका अर्थ है कि तांबे के एक क्यूबिक मीटर में व्यावहारिक रूप से कोई प्रतिरोध नहीं है। प्रतिरोधकता (ओममिटर या एमएम) जितनी कम होगी, बिजली की तारों में बेहतर सामग्री का उपयोग किया जाता है। प्रतिरोध चालन का दूसरा पहलू है।
सामग्री का प्रतिरोध मूल्य अक्सर होता हैएक कंडक्टर, अर्धचालक या इन्सुलेटर के रूप में वर्गीकृत करने के लिए उपयोग किया जाता है। ठोस तत्वों को इन्सुलेटर, अर्धचालक, या कंडक्टर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है जो तत्वों की आवर्त सारणी में उनके "स्थिर प्रतिरोध" के आधार पर होता है। एक इन्सुलेटर, अर्धचालक या प्रवाहकीय सामग्री में प्रतिरोधकता मुख्य गुण है जो विद्युत अनुप्रयोगों के लिए माना जाता है।
तालिका ρ, σ और तापमान गुणांक के लिए कुछ डेटा दिखाती है। तापमान बढ़ने पर धातुओं के लिए प्रतिरोध बढ़ जाता है। विपरीत अर्धचालक और कई इन्सुलेटर के लिए सही है।
| सामग्री | 20 डिग्री सेल्सियस पर ρ (Ωm) | C (एस / एम) 20 डिग्री सेल्सियस पर | तापमान गुणांक (1 / ° C) x10 ^ -3 |
| चांदी | १.५ ९ × १० -8 | 6.30 x 10 7 | 3,8 |
| तांबा | 1.68 × 10 -8 | 5.96 × 10 7 | 3,9 |
| सोना | २.४४ × १० -8 | 4.10 x 10 7 | 3,4 |
| अल्युमीनियम | २. .२ × १० -8 | 3.5 × 10 7 | 3,9 |
| टंगस्टन | 5.60 × 10 -8 | 1.79 × 10 7 | 4.5 |
| जस्ता | 5.90 × 10 -8 | १.६ ९ × १० 7 | 3,7 |
| निकल | 6.99 × 10 -8 | १.४३ × १० 7 | 6 |
| लिथियम | 9.28 × 10 -8 | 1.08 × 10 7 | 6 |
| लोहा | 1.0 × 10 -7 | 1.00 × 10 7 | 5 |
| प्लैटिनम | 1.06 × 10 -7 | 9.43 × 10 6 | 3,9 |
| लीड | २.२ × १० -7 | 4.55 × 10 6 | 3,9 |
| लगातार | 4.9 × 10 -7 | 2.04 × 10 6 | 0,008 |
| बुध | 9.8 × 10 -7 | 1.02 × 10 6 | 0.9 |
| निक्रोम | १.१० × १० -6 | 9.09 × 10 5 | 0,4 |
| कार्बन (अनाकार) | ५ × १० -4 8 × 10 तक -4 | 1.25-2 × 10 3 | -0,5 |
किसी भी तापमान के लिए, हम निम्न सूत्र का उपयोग करके ओम में किसी वस्तु के विद्युत प्रतिरोध की गणना कर सकते हैं।
इस सूत्र में:
प्रतिरोधकता ओह्मेटर्स की एक निश्चित संख्या के बराबर है। इस तथ्य के बावजूद कि ρ की SI इकाई आमतौर पर एक ओममीटर है, कभी-कभी ओम प्रति सेंटीमीटर का उपयोग किया जाता है।
एक सामग्री का प्रतिरोध उसके पार विद्युत क्षेत्र के परिमाण द्वारा निर्धारित होता है, जो एक निश्चित वर्तमान घनत्व देता है।
ρ = ई / जे, जहां:
प्रतिरोधकता का निर्धारण कैसे करें?कई प्रतिरोधों और कंडक्टरों में विद्युत प्रवाह के एक समान प्रवाह के साथ एक समान क्रॉस-सेक्शन होता है। इसलिए, एक अधिक विशिष्ट, लेकिन अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला समीकरण है।
ρ = आर * ए / जे, जहां:
एक सामग्री के विद्युत प्रतिरोध के रूप में भी जाना जाता हैविशिष्ट विद्युत प्रतिरोध। यह इस बात का संकेत है कि सामग्री विद्युत प्रवाह के प्रवाह को कितनी दृढ़ता से रोकती है। यह निर्धारित तापमान पर एक विशिष्ट सामग्री के लिए लंबाई की एक इकाई और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र की एक इकाई द्वारा प्रतिरोध को विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है।
इसका मतलब है कि कम ρ एक सामग्री को इंगित करता हैजो इलेक्ट्रॉनों को आसानी से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। इसके विपरीत, उच्च ρ वाली सामग्री में उच्च प्रतिरोध होगा और इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को बाधित करेगा। तांबा और एल्यूमीनियम जैसे तत्व अपने कम ρ के लिए जाने जाते हैं। चांदी और, विशेष रूप से, सोने का एक बहुत कम मूल्य है, लेकिन स्पष्ट कारणों से उनका उपयोग सीमित है।
सामग्री को उनके ρ मूल्य के आधार पर विभिन्न श्रेणियों में रखा जाता है। एक सारांश नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है।
अर्धचालकों का चालकता स्तर निर्भर करता हैमिश्र धातु का स्तर। डोपिंग के बिना, वे लगभग इन्सुलेटर की तरह दिखते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए समान है। सामग्री का ρ स्तर व्यापक रूप से भिन्न होता है।
| उपकरण श्रेणियों और सामग्री के प्रकार | Ρ के आधार पर सबसे आम सामग्रियों का प्रतिरोध क्षेत्र |
| इलेक्ट्रोलाइट्स | परिवर्तनशील |
| इंसुलेटर | ~ १० ^ १६ |
| धातुओं | ~ 10 ^ -8 |
| अर्धचालकों | परिवर्तनशील |
| अतिचालक | 0 |
ज्यादातर मामलों में, प्रतिरोध बढ़ जाता हैतापमान के साथ। नतीजतन, प्रतिरोध की तापमान निर्भरता को समझना आवश्यक हो जाता है। एक कंडक्टर में प्रतिरोध के तापमान गुणांक का कारण सहज रूप से समझाया जा सकता है। एक सामग्री का प्रतिरोध कई घटनाओं पर निर्भर है। इनमें से एक टकराव की संख्या है जो एक सामग्री में आवेश वाहकों और परमाणुओं के बीच होती है। बढ़ते तापमान के साथ कंडक्टर की प्रतिरोधकता बढ़ जाएगी, क्योंकि टकराव की संख्या बढ़ जाती है।
यह हमेशा मामला नहीं हो सकता है, और इस तथ्य के कारण है कि साथतापमान में वृद्धि से अतिरिक्त चार्ज वाहक निकलते हैं, जिससे सामग्रियों की प्रतिरोधकता में कमी आएगी। यह प्रभाव अक्सर अर्धचालक सामग्रियों में देखा जाता है।
तापमान पर निर्भरता पर विचार करते समयप्रतिरोध को आमतौर पर एक रैखिक तापमान गुणांक माना जाता है। यह कमरे के तापमान और धातुओं और कई अन्य सामग्रियों पर लागू होता है। हालांकि, यह पाया गया है कि टक्करों की संख्या के परिणामस्वरूप होने वाले प्रतिरोध प्रभाव हमेशा स्थिर नहीं होते हैं, खासकर बहुत कम तापमान (सुपरकंडक्टिविटी घटना) पर।
किसी भी तापमान पर एक चालक के प्रतिरोध की गणना तापमान मूल्य और इसके प्रतिरोध के गुणांक से की जा सकती है।
R = Rref * (1+ α (T- ट्रेफ)), जहां:
प्रतिरोध का तापमान गुणांक, आमतौर पर 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मानकीकृत होता है। तदनुसार, आमतौर पर एक व्यावहारिक अर्थ में प्रयुक्त समीकरण है:
R = R20 * (1+ α20 (T- T20)), जहां:
नीचे प्रतिरोध तालिका हैइलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले कई पदार्थ, जिनमें तांबा, एल्युमिनियम, सोना और चांदी शामिल हैं। ये गुण विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे निर्धारित करते हैं कि क्या किसी पदार्थ का उपयोग तारों से अधिक जटिल उपकरणों जैसे प्रतिरोधों, पोटेंशियोमीटर और कई अन्य लोगों के लिए विभिन्न प्रकार के विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बनाने के लिए किया जा सकता है।
| 20 डिग्री सेल्सियस के बाहरी तापमान पर विभिन्न सामग्रियों की प्रतिरोधकता तालिका | |
| सामग्री | 20 डिग्री सेल्सियस पर ओम प्रतिरोध |
| अल्युमीनियम | 2.8 x 10 -8 |
| सुरमा | ३.९ × १० -7 |
| विस्मुट | १.३ x १० -6 |
| पीतल | ~ 0.6 - 0.9 × 10 -7 |
| कैडमियम | 6 x 10 -8 |
| कोबाल्ट | 5.6 × 10 -8 |
| तांबा | १.। × १० -8 |
| सोना | २.४ x १० -8 |
| कार्बन (ग्रेफाइट) | 1 एक्स 10 -5 |
| जर्मेनियम | 4.6 x 10 -1 |
| लोहा | 1.0 x 10 -7 |
| लीड | १.९ × १० -7 |
| निक्रोम | १.१ × १० -6 |
| निकल | 7 x 10 -8 |
| दुर्ग | 1.0 x 10 -7 |
| प्लैटिनम | 0.98 × 10 -7 |
| क्वार्ट्ज | 7 x 10 17 |
| सिलिकॉन | 6.4 × 10 2 |
| चांदी | 1.6 × 10 -8 |
| टैंटलम | १.३ x १० -7 |
| टंगस्टन | 4.9 x 10 -8 |
| जस्ता | 5.5 x 10 -8 |
कंडक्टर सामग्री से बने होते हैं जोविद्युत प्रवाह का संचालन करें। गैर-चुंबकीय धातुओं को आमतौर पर बिजली का आदर्श कंडक्टर माना जाता है। तार और केबल उद्योगों में विभिन्न प्रकार के धात्विक कंडक्टर का उपयोग किया जाता है, लेकिन सबसे आम तांबा और एल्यूमीनियम हैं। कंडक्टरों में चालकता, तन्य शक्ति, वजन और पर्यावरणीय प्रभाव जैसे विभिन्न गुण होते हैं।
कॉपर कंडक्टर की प्रतिरोधकता ज्यादा होती हैएल्यूमीनियम की तुलना में केबल उत्पादन में अधिक सामान्यतः उपयोग किया जाता है। लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक केबल तांबे से बने होते हैं, जैसे कि अन्य उपकरण और उपकरण हैं जो उच्च चालकता वाले तांबे का उपयोग करते हैं। कॉपर कंडक्टर भी व्यापक रूप से बिजली वितरण और बिजली उत्पादन, मोटर वाहन में उपयोग किए जाते हैं। वजन और लागत बचाने के लिए, ट्रांसमिशन कंपनियां ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनों में एल्यूमीनियम का उपयोग करती हैं।
एल्यूमीनियम का उपयोग उन उद्योगों में किया जाता है जहां यह महत्वपूर्ण हैहल्केपन, जैसे विमान निर्माण, भविष्य में मोटर वाहन उद्योग में इसका उपयोग बढ़ने की उम्मीद है। बड़ी केबलों के लिए, तांबे की प्रतिरोधकता का दोहन करने के लिए तांबे-पहने एल्यूमीनियम तार का उपयोग किया जाता है, हल्के एल्यूमीनियम से महत्वपूर्ण संरचनात्मक वजन बचत प्राप्त करता है।
कॉपर सबसे पुरानी ज्ञात सामग्रियों में से एक है।बेन फ्रेंकलिन और माइकल फैराडे जैसे शुरुआती विद्युत प्रयोगकर्ताओं द्वारा इसकी प्लास्टिकता और विद्युत चालकता का शोषण किया गया था। तांबे की सामग्री के निम्न ρ ने इसके गोद लेने के लिए नेतृत्व किया, क्योंकि टेलीग्राफ, टेलीफोन और इलेक्ट्रिक मोटर जैसे आविष्कारों में मुख्य कंडक्टरों का उपयोग किया गया था। तांबा सबसे आम प्रवाहकीय धातु है। 1913 में तांबे के साथ अन्य धातुओं की चालकता की तुलना करने के लिए इंटरनेशनल स्टैंडर्ड फॉर एनीलिंग कॉपर (IACS) को अपनाया गया था।
इस मानक के अनुसार, व्यावसायिक रूप से शुद्धannealed तांबा में 100% IACS की चालकता है। संदर्भ के साथ सामग्रियों की प्रतिरोधकता की तुलना की जाती है। व्यावसायिक रूप से शुद्ध तांबे का उत्पादन आज उच्च IACS चालकता के मूल्यों के रूप में हो सकता है क्योंकि प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी समय के साथ काफी उन्नत हो गई है। तांबे की उत्कृष्ट चालकता के अलावा, धातु में उच्च तन्यता ताकत, तापीय चालकता और थर्मल विस्तार है। बिजली के प्रयोजनों के लिए उपयोग किए गए तांबे के तार मानक की सभी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
इस तथ्य के बावजूद कि तांबे का लंबा इतिहास रहा हैबिजली उत्पादन के लिए एक सामग्री के रूप में, एल्यूमीनियम के कुछ फायदे हैं जो इसे एक विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए आकर्षक बनाते हैं, और इसकी वर्तमान प्रतिरोधकता इसके उपयोग के क्षेत्र का कई बार विस्तार करना संभव बनाती है। एल्यूमिनियम में 61% तांबे की चालकता होती है और वजन से केवल 30% तांबा होता है। इसका मतलब है कि एक एल्यूमीनियम तार का वजन उसी विद्युत प्रतिरोध के साथ तांबे के तार से आधा होता है।
एल्यूमीनियम आम तौर पर की तुलना में कम महंगा हैतांबा कंडक्टर। एल्यूमीनियम कंडक्टर विभिन्न मिश्र धातुओं से बने होते हैं और न्यूनतम एल्यूमीनियम सामग्री 99.5% होती है। 1960 और 1970 के दशक में, तांबे की उच्च कीमत के कारण, एल्यूमीनियम का यह वर्ग घरेलू विद्युत तारों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा।
कारीगरी की खराब गुणवत्ता के कारण,कनेक्शन और एल्यूमीनियम और तांबे के बीच शारीरिक अंतर, उनके कनेक्शन के आधार पर किए गए उपकरणों और तारों, तांबे-एल्यूमीनियम संपर्कों के स्थानों में, आग खतरनाक बन गए हैं। नकारात्मक प्रक्रिया का मुकाबला करने के लिए, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को तांबे के समान रेंगना और बढ़ाव गुणों के साथ विकसित किया गया है। इन मिश्र धातुओं का उपयोग फंसे हुए एल्यूमीनियम तारों के निर्माण के लिए किया जाता है, जिनमें से वर्तमान प्रतिरोधकता बड़े पैमाने पर उपयोग के लिए स्वीकार्य है, विद्युत नेटवर्क के लिए सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करती है।
यदि एल्यूमीनियम का उपयोग उन स्थानों पर किया जाता है जहां तांबे का उपयोग पहले किया गया था, तो समान नेटवर्क प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए, तांबे के तार के आकार के दो बार एल्यूमीनियम तार का उपयोग करना आवश्यक है।
तालिका में पाए गए कई सामग्रीप्रतिरोधकता, व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग की जाती है। एल्यूमीनियम और विशेष रूप से तांबे का उपयोग उनके कम प्रतिरोध स्तर के कारण किया जाता है। विद्युत कनेक्शन के लिए आज इस्तेमाल किए जाने वाले अधिकांश तार और केबल तांबे से बने होते हैं क्योंकि यह एक कम ρ प्रदान करता है और सस्ती है। कीमत के बावजूद, सोने की अच्छी चालकता का उपयोग कुछ उच्च-सटीक उपकरणों में भी किया जाता है।
सोना चढ़ाना अक्सर पाया जाता हैउच्च-गुणवत्ता वाले कम-वोल्टेज कनेक्शन जहां कार्य सबसे कम संपर्क प्रतिरोध प्रदान करना है। औद्योगिक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में चांदी का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि यह तेजी से ऑक्सीकरण करता है और इससे उच्च संपर्क प्रतिरोध होता है। कुछ मामलों में, ऑक्साइड एक रेक्टिफायर के रूप में कार्य कर सकता है। टैंटलम प्रतिरोध का उपयोग कैपेसिटर में किया जाता है, निकेल और पैलेडियम का उपयोग कई सतह माउंट घटकों के लिए अंत कनेक्शन में किया जाता है। क्वार्ट्ज एक पीजोइलेक्ट्रिक गुंजयमान तत्व के रूप में अपना मुख्य अनुप्रयोग पाता है। कई ऑसिलेटर्स में क्वार्ट्ज क्रिस्टल को आवृत्ति तत्वों के रूप में उपयोग किया जाता है, जहां इसका उच्च मूल्य विश्वसनीय आवृत्ति छोरों के लिए अनुमति देता है।
