مزاحمت کا درجہ حرارت گتانک

موصل کی برقی مزاحمت کا انحصار عام طور پر کنڈکٹر کے مواد پر، اس کی لمبائی اور کراس سیکشن پر، یا مختصراً، مزاحمت اور موصل کے ہندسی طول و عرض پر ہوتا ہے۔ یہ انحصار اچھی طرح سے جانا جاتا ہے اور فارمولہ کے ذریعہ ظاہر ہوتا ہے:

سب کو معلوم ہے اور الیکٹرک سرکٹ کے یکساں حصے کے لیے اوہم کا قانون، جس سے یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ مزاحمت جتنی زیادہ ہوگی، کرنٹ اتنا ہی کم ہوگا۔ اس طرح، اگر تار کی مزاحمت مستقل ہے، تو جیسے جیسے لاگو وولٹیج بڑھتا ہے، کرنٹ کو لکیری طور پر بڑھنا چاہیے۔ لیکن حقیقت میں ایسا نہیں ہے۔ تاروں کی مزاحمت مستقل نہیں ہے۔

آپ کو مثالوں کے لیے زیادہ دور جانے کی ضرورت نہیں ہے۔ اگر آپ لائٹ بلب کو ایڈجسٹ پاور سپلائی (وولٹ میٹر اور ایمی میٹر کے ساتھ) سے جوڑتے ہیں اور اس پر وولٹیج کو بتدریج بڑھاتے ہوئے اسے معمولی قیمت پر لاتے ہیں، تو آپ آسانی سے دیکھیں گے کہ کرنٹ لکیری طور پر نہیں بڑھتا ہے: وولٹیج قریب آتا ہے۔ چراغ کی معمولی قیمت، اس کی کنڈلی کے ذریعے کرنٹ زیادہ سے زیادہ آہستہ آہستہ بڑھتا ہے اور روشنی زیادہ سے زیادہ روشن ہوتی جاتی ہے۔

ایسی کوئی چیز نہیں ہے کہ کوائل پر لگائی جانے والی وولٹیج کو دوگنا کرنے سے کرنٹ دوگنا ہو جائے گا۔ ایسا لگتا ہے کہ اوہم کا قانون برقرار نہیں ہے۔ درحقیقت، اوہم کا قانون پورا ہوتا ہے اور بالکل چراغ کے تنت کی مزاحمت مستقل نہیں ہے، یہ درجہ حرارت پر منحصر ہے۔

آئیے یاد کرتے ہیں کہ دھاتوں کی زیادہ برقی چالکتا کی وجہ کیا ہے۔ یہ بڑی تعداد میں چارج کیریئرز - موجودہ اجزاء - کی دھاتوں میں موجودگی سے وابستہ ہے۔ ترسیل الیکٹران… یہ دھاتی ایٹموں کے ویلنس الیکٹرانوں سے بننے والے الیکٹران ہیں، جو پورے موصل کے لیے مشترک ہیں، ان کا تعلق ہر ایک ایٹم سے نہیں ہے۔

کنڈکٹر پر لاگو برقی فیلڈ کی کارروائی کے تحت، آزاد ترسیل کے الیکٹران افراتفری سے کم و بیش ترتیب شدہ حرکت کی طرف جاتے ہیں - ایک برقی کرنٹ بنتا ہے۔ لیکن الیکٹرانوں کو اپنے راستے میں رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے، آئن جالی کی غیر ہم آہنگی، جیسے جالی کے نقائص، اس کے تھرمل کمپن کی وجہ سے ایک غیر ہم جنس ساخت۔

الیکٹران آئنوں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، رفتار کھو دیتے ہیں، ان کی توانائی جالی آئنوں میں منتقل ہو جاتی ہے، جالی آئن کمپن میں تبدیل ہو جاتی ہے، اور خود الیکٹرانوں کی تھرمل حرکت کا انتشار بڑھ جاتا ہے، جس سے کرنٹ گزرنے پر کنڈکٹر گرم ہو جاتا ہے۔

ڈائی الیکٹرکس، سیمی کنڈکٹرز، الیکٹرولائٹس، گیسوں، غیر قطبی مائعات میں مزاحمت کی وجہ مختلف ہو سکتی ہے، لیکن اوہم کا قانون ظاہر ہے کہ مستقل طور پر لکیری نہیں رہتا۔

اس طرح، دھاتوں کے لیے، درجہ حرارت میں اضافہ کرسٹل جالی کے تھرمل کمپن میں اور بھی زیادہ اضافے کا باعث بنتا ہے، اور ترسیل الیکٹرانوں کی حرکت کے خلاف مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔یہ لیمپ کے تجربے سے دیکھا جا سکتا ہے: چمک کی چمک بڑھ جاتی ہے، لیکن کرنٹ کم بڑھتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ درجہ حرارت میں تبدیلی نے چراغ کے تنت کی مزاحمت کو متاثر کیا۔

نتیجے کے طور پر، یہ واضح ہو جاتا ہے کہ مزاحمت دھاتی تاریں درجہ حرارت پر تقریبا لکیری طور پر منحصر ہے. اور اگر ہم اس بات کو مدنظر رکھیں کہ گرم ہونے پر تار کے ہندسی طول و عرض میں قدرے تبدیلی آتی ہے، تو برقی مزاحمت بھی درجہ حرارت پر تقریباً لکیری طور پر منحصر ہوتی ہے۔ ان انحصاروں کا اظہار فارمولوں سے کیا جا سکتا ہے:

آئیے مشکلات پر توجہ دیں۔ فرض کریں کہ 0 ° C پر موصل کی مزاحمت R0 ہے، تو درجہ حرارت t ° C پر یہ قدر R (t) لے گا، اور مزاحمت میں رشتہ دار تبدیلی α * t ° C کے برابر ہو گی۔ یہ تناسبی عنصر α کو مزاحمت کا درجہ حرارت کا گتانک کہا جاتا ہے... یہ اس کے موجودہ درجہ حرارت پر مادہ کی برقی مزاحمت کے انحصار کو نمایاں کرتا ہے۔

یہ گتانک عددی طور پر کسی موصل کی برقی مزاحمت میں نسبتہ تبدیلی کے برابر ہے جب اس کا درجہ حرارت 1K (ایک ڈگری کیلون، جو درجہ حرارت میں ایک ڈگری سیلسیس تبدیلی کے برابر ہے) تبدیل ہوتا ہے۔

دھاتوں کے لیے، TCR (مزاحمت کا درجہ حرارت α)، اگرچہ نسبتاً چھوٹا ہے، ہمیشہ صفر سے زیادہ ہوتا ہے، کیونکہ جب کرنٹ گزرتا ہے، الیکٹران اکثر کرسٹل جالی کے آئنوں سے ٹکراتے ہیں، درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوتا ہے، t.is ان کی تھرمل افراتفری کی حرکت جتنی زیادہ ہوگی اور ان کی رفتار اتنی ہی زیادہ ہوگی۔جالی آئنوں کے ساتھ افراتفری میں ٹکرانے سے، دھات کے الیکٹران توانائی کھو دیتے ہیں، جس کے نتیجے میں ہم دیکھتے ہیں - تار کے گرم ہونے کے ساتھ مزاحمت بڑھ جاتی ہے۔ اس رجحان کو تکنیکی طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ مزاحمتی تھرمامیٹر.

اس طرح، مزاحمت کا درجہ حرارت کا گتانک α درجہ حرارت پر مادے کی برقی مزاحمت کے انحصار کو ظاہر کرتا ہے اور اسے 1/K — کیلون سے -1 کی طاقت میں ماپا جاتا ہے۔ مخالف علامت والی قدر کو چالکتا کا درجہ حرارت کا گتانک کہا جاتا ہے۔

جہاں تک خالص سیمی کنڈکٹرز کا تعلق ہے، TCS ان کے لیے منفی ہے، یعنی بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ مزاحمت کم ہوتی جاتی ہے، یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، زیادہ سے زیادہ الیکٹران کنڈکشن زون میں داخل ہوتے ہیں، جب کہ سوراخوں کا ارتکاز بھی بڑھ جاتا ہے۔ . ایک ہی طریقہ کار مائع غیر قطبی اور ٹھوس ڈائی الیکٹرکس کی خصوصیت ہے۔

قطبی مائع viscosity میں کمی اور انحطاط میں اضافے کی وجہ سے بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ اپنی مزاحمت کو تیزی سے کم کرتے ہیں۔ یہ خاصیت الیکٹران ٹیوبوں کو ہائی انرش کرنٹ کے تباہ کن اثرات سے بچانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔

مرکب دھاتوں، ڈوپڈ سیمی کنڈکٹرز، گیسوں اور الیکٹرولائٹس کے لیے، مزاحمت کا تھرمل انحصار خالص دھاتوں کی نسبت زیادہ پیچیدہ ہے۔ بہت کم ٹی سی ایس والے مرکبات، جیسے مینگنین اور کانسٹینٹان، میں استعمال ہوتے ہیں۔ بجلی کی پیمائش کے آلات.