تأثیر سطح مقطع بر مقاومت الکتریکی
تأثیر سطح مقطع بر مقاومت الکتریکی
مقاومت هر جسمی به الکترون‌های آزاد آن بستگی دارد. می‌دانید که واحد شدت الکتریکی آمپر ( A ) است. یک آمپر یعنی این که 6.28 ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می‌کند. پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند. بنابراین طبق شکل هرگاه پهنای فلز افزایش یابد، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه، مقاومت کم‌تر می‌شود. پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می‌کند.
قانون اهم
رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک جسم توسط یک معادله ساده که از قانون اهم گرفته شده و اغلب با آن اشتباه می‌شود، بیان می‌شود:
V = IR
که در آن V ولتاژ دو سر مقاومت بر حسب ولت، I جریان عبور کننده از مقاومت بر حسب آمپر و R مقدار مقاومت بر حسب اهم است. اگر V و I دارای یک رابطه خطی باشند که به مفهوم ثابت بودن R در یک محدوده است، آنگاه این ماده در آن محدوده اهمی خوانده می‌شود.
تأثیر طول هادی بر مقاومت الکتریکی
شاید تصور کنید که با افزایش طول هادی عبور جریان راحت‌تر می‌شود ولی چنین نیست. اگر چه در یک قطعه سیم بلندتر تعداد بیشتری الکترون آزاد وجود دارد ولی الکترون‌های آزاد اضافی در طول سیم، در اندازه گیری جریان الکتریکی داخل نمی‌شود. در واقع هر طول معین از هادی، مقدار معینی مقاومت دارد و هر چه سیم طویل‌تر باشد، مقاومت بیشتر می‌شود.
مقاومت یک عنصر را می‌توان از مشخصه‌های فیزیکی آن محاسبه کرد. مقاومت با طول عنصر و مقاومت ویژه ( یک خاصیت فیزیکی ماده ) آن به طور مستقیم متناسب است و با سطح مقطع آن رابطه عکس دارد. معادله محاسبه مقاومت یک بخش ماده مانند زیر است:
R = rL/ A
که در آن r مقاومت ویژه ماده، L طول و A مساحت سطح مقطع است.
تمرین:
در صورتی که طول سیم مسی 10 متر و سطح مقطع آن 1 سانتی‌متر مربع باشد. مقاومت سیم چند اهم است؟
(مقاومت ویژه مس 1.7 * 10-8 اهم متر)
1) 1.7 * 10-2
2) 1.7 * 10-4
3) 1.7 * 10-6
4) 1.7 * 10-8
راه حل:
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان
تنظیم: مریم فروزان کیا
