مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیممثال 2 ـ 2یک المپ چراغ ٔ قوه کوچک از یک باتری V ،1/5 جریانی برابر 0/30A می‌کشد. با فرض آنکه ٔ رشته المپ،یک رسانای اُهمی‌باشد، الف) مقاومت آن چقدر است؟ ب) اگر باتری ضعیف شود و ولتاژ به 1/2 V افت کند، جریانچقدر می‌شود؟ از تغییر مقاومت ٔ رشته المپ در اثر تغییر دما چشم پوشی می‌شود.پاسخ: الف) با استفاده از ٔ رابطه 2ــ2 برای مقاومت ٔ رشته المپ داریم: 1/5 VΩ 0 / 5 = V 5 / 1 = V = RA 30 / 0 Iب) دوباره از ٔ رابطه 2ــ2 استفاده می‌کنیم. با توجه به اینکه اکنون مقاومت ٔ رشته المپ را داریم، جریان عبوری از آنچنین می‌شود: A 24 / 0 = V 2 / 1 = V I =Ω 0 / 5 R3ـ2 عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکیدر بخش قبل پیش بینی کردیم که مقاومت الکتریکی یک سیم رسانا به طول و سطح مقطع آن و نیز Lترکیب و ساختار آن بستگی دارد. I Iآزمایش و محاسبات نظری نشان می‌دهد اگر سطح مقطع جسم در تمام طول آن یکسان باشد (شکل A V،)11ــ2 مقاومت آن از ٔ رابطه زیر به دست می‌آید: شکل 11ــ2 از سیمی‌به طول L و مقطعیکنواخت A ، تحت اختالف پتانسیل V ،)3ــ2(L ρ R = جریان I می‌گذرد.که در آن طول رسانا (L) برحسب متر ،(m) مساحت مقطع جسم (A) برحسب متر مربع (2 ،)m و مقاومتجسم (R) برحسب اُهم (Ω) است، و بنابراین، کمیت ρ که به آن مقاومت ویژه گفته می‌شود برحسباُهم ــ متر .m(Ω) می‌شود. این بستگی مقاومت به طول و مساحت مقطع جسم را می‌توان با شبیه سازی هایساده ای نیز درک کرد. هرچه جسم بلندتر شود الکترون ها هنگام عبور از آن برخوردهای بیشتری با اتم هاپیدا می‌کنند. بنابراین، مقاومت الکتریکی جسم بیشتر می‌شود. کوچک تر شدن سطح مقطع جسم را نیزمی‌توان به کوچک تر شدن سطح مقطع لوله ای تشبیه کرد که در آن شاره ای در جریان است. کوچک ترشدن مقطع سبب کاهش عبور شاره می‌شود که به معنای افزایش مقاومت در برابر عبور شاره است.مقاومت ٔ ویژه یک ماده به ساختار اتمی‌و دمای آن بستگی دارد. رساناهای الکتریکیخوب مقاومت ٔ ویژه بسیار کم و عایق های خوب مقاومت ٔ ویژه بسیار زیادی دارند. جدول 2ــ2مقاومت ٔ ویژه برخی مواد را در دمای C ° 20 نشان می‌دهد. همان طور که این جدول نشان می‌دهددسته ای از مواد مانند ژرمانیم و سیلیسیم نیز وجود دارند که مقاومت ٔ ویژه آنها بین مقاومت ٔ ویژهرساناها و نارساناهاست. به این دسته از مواد، نیم رسانا می‌گویند.مقاومت ٔ ویژه رساناهای فلزی با افزایش دما زیاد می‌شود در حالی که مقاومت ٔ ویژه نیم رساناهابا افزایش دما کاهش می‌یابد. در برخی مواد، مانند جیوه و قلع با کاهش دما، مقاومت ویژهدر دمای خاصی به صورت ناگهانی به صفر افت می‌کند و در دماهای پایین تر، همچنان صفرمی‌ماند. این پدیده را ابررسانایی می‌گویند.45