ವಿದ್ಯುತ್ ರೋಧ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಹಾದುಹೋಗುವಿಕೆಯು ಸುಲಭವಾಗಿರುವುದನ್ನು . ಪದಾರ್ಥದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿವಿಗಿರುವ ಸೌಲಭ್ಯವೇ ಆ ಪದಾರ್ಥದ ವಾಹಕತೆ (ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿ). ಇದು ಪದಾರ್ಥದಿಂದ ಪದಾರ್ಥಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಘರ್ಷಣೆಯ ಕಲ್ಪನೆಯೊಂದಿಗೆ ಕೆಲವು ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ಸಮಾನಾಂತರಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಂಡಿದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಎಸ್ಐ ಘಟಕವೆಂದರೆ ಓಮ್ (Ω), ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸೀಮೆನ್ಸ್ (S) ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧವು (R) ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕದ ವಿಭವಾಂತರ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ (V) ಹಾಗೂ ಅದರಲ್ಲಿ ಹರಿಯುವ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹದ(I) ಅನುಪಾತವಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕದ ವಾಹಕತ್ವವು (G) ವಿದ್ಯುತ್ ರೋಧದ ವಿಲೋಮವಾಗಿದೆ.

 

ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ತಮ್ಮ ಮೂಲಕ ಹರಿಯಲು ಬಿಡುವ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ವಾಹಕಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ವಿದ್ಯುತ್ಮಂಡಲದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರತಿರೋಧ ವಸ್ತುವನ್ನು ರೋಧಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ . ಲೋಹಗಳು, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ತಾಮ್ರ ಮತ್ತು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕದ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ವಾಹಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರಹಾಕಲು, ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಖರ್ಚುಗಳಂತಹ ಅಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ವಸ್ತುಗಳ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಘನಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪರಮಾಣುವೂ ತನ್ನ ನೆರೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಂತರವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿರುವ ಬಹುತೇಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ನಿಶ್ಚಿತ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವಿಗೆ ಬಂಧಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಬಾಹ್ಯಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿರುವ ಕೆಲವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ನೆರೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪ್ರಭಾವದಿಂದ ತಮ್ಮ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಹೊರಬಂದು ಇಡೀ ಘನಪದಾರ್ಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸಬಲ್ಲವು. ಇವು ಮುಕ್ತ (ಫ್ರೀ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು. ಇವು ವಿದ್ಯುದ್ವಹನಕ್ಕೆ, ತನ್ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹಕ್ಕೆ,  ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳೂ ಅರೆವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಪೇಕ್ಷವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳೂ ಇರುತ್ತವೆ. ಅವಾಹಕಗಳಲ್ಲಾದರೋ ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಹೆಚ್ಚುಕಡಿಮೆ ಇರುವುದೇ ಇಲ್ಲ.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಗೆ ಅವುಗಳದೇ ಆದ ವಿವಿಕ್ತ ಶಕ್ತಿಮಟ್ಟಗಳಿರುತ್ತವೆ (ಡಿಸ್ಕ್ರೀಟ್ ಎನರ್ಜಿ ಲೆವೆಲ್ಸ್). ಘನಪದಾರ್ಥಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಥ ಮಟ್ಟಗಳು ಅಧಿಕ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿಯೂ ನಿಬಿಡವಾಗಿಯೂ ಇರುತ್ತವೆ. ಈ ನಿಬಿಡತೆಯಿಂದಾಗಿ ಅವು ಪರಸ್ಪರ ಸಮೀಪಕ್ಕೆ ಸರಿದು ಶಕ್ತಿಪಟ್ಟೆಗಳು (ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ಸ್) ನಿರ್ಮಾಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಏಕಾಕಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಮಟ್ಟಗಳು ಇರುವಂತೆ ಘನಪದಾರ್ಥದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಪಟ್ಟೆಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಇಂಥ ಎರಡು ನೆರೆ ಪಟ್ಟೆಗಳ ನಡುವೆ ಇರುವ ತೆರಪು ಅಥವಾ ಎಡೆಯೇ ಶಕ್ತಿತೆರಪು (ಎನರ್ಜಿ ಗ್ಯಾಪ್). ಇದರಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿರಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ನಿಷೇಧಿತ ತೆರಪು (ಫರ್‌ಬಿಡನ್ ಗ್ಯಾಪ್) ಎಂದೂ ಕರೆಯುವುದುಂಟು. ಅವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಇದರ ಅಗಲ ಸಾಪೇಕ್ಷವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿಯೂ ಅರೆವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಕಿರಿದಾಗಿಯೂ ವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಅತಿಕಿರಿದಾಗಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿರುವ ಅತ್ಯುಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಪಟ್ಟೆಗೆ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಪಟ್ಟೆ ಎಂದು ಹೆಸರು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಲ್ಲದ ಅತ್ಯಲ್ಪಶಕ್ತಿ ಪಟ್ಟೆಯೇ ವಹನಪಟ್ಟೆ (ಕಂಡಕ್ಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್). ವಿದ್ಯುತ್‌ಕ್ಷೇತ್ರ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಉಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಪಟ್ಟೆಗಳಿಗೆ ಹೋಗಲು ಸಾಧ್ಯವಾದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

ತಾಮ್ರದಂಥ ಲೋಹವಾಹಕದ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಪಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಆಂಶಿಕವಾಗಿ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ. ಖಾಲಿ ಇರುವ ಉಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಾಗಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ತು ಪ್ರವಹಿಸುವುದು ಸುಲಭ. ಎಂದೇ ಇಂಥವು ಉತ್ತಮ ವಿದ್ಯುದ್ವಾಹಕಗಳು.

ಅವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಪಟ್ಟೆಯ ಎಲ್ಲ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳೂ ಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಲಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಉಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಏರಬೇಕಾದರೆ ನಿಷೇಧಿತ ಶಕ್ತಿತೆರಪನ್ನು ಜಿಗಿದು ವಹನಪಟ್ಟೆಗೆ ಬರಬೇಕು. ನಿಷೇಧಿತ ತೆರಪು ಬಲು ಅಗಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಈ ಸಾಧ್ಯತೆ ಕಡಿಮೆ. ಈ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್‌ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದರೂ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಉಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಸಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ವಿದ್ಯುತ್ಪ್ರವಾಹವೂ ಉಂಟಾಗುವುದಿಲ್ಲ.

ಅರೆವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ನಿಷೇಧಿತ ಶಕ್ತಿತೆರಪು ಅಗಲ ಕಿರಿದಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಯುಕ್ತ ತೀವ್ರತೆಯ ವಿದ್ಯುತ್‌ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಅದನ್ನು ಜಿಗಿದು ಉಚ್ಚಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಏರಬಲ್ಲವು. ಅಲ್ಲದೆ, ಶುದ್ಧ ಅರೆವಾಹಕಗಳಿಗೆ ಇತರ ಧಾತುಗಳನ್ನು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಿ ವಹನಪಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಇರುವಂತೆ ಮಾಡಬಹುದು. ‘ಡೋಪಿಂಗ್’ ಅನ್ನುವ ಈ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಅರೆವಾಹಕದ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು. ಡಯೋಡ್, ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳಂಥ ಸಾಧನಗಳ ತಯಾರಿ ಇದರಿಂದ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ.

 

ಓಮ್ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಒಂದು ವಾಹಕದ ತಾಪ ಒಂದೇ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, ಅದರಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಅದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾದ ವಿಭವಾಂತರಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

${\displaystyle I\propto V}$ 

ಈ ಪುಟವನ್ನು ಇಂಗ್ಲಿಷ್ ವಿಕಿಪೀಡಿಯದಿಂದ ಅನುವಾದಿಸಲಾಗಿದೆ

https://www.duhoctrungquoc.vn/wiki/en/Electrical_resistance_and_conductance

• Paul Tipler (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.
• Measuring Electrical Resistivity and Conductivity

• "Electrical Conductivity". Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham. 2010.
• Comparison of the electrical conductivity of various elements in WolframAlpha
• Partial and total conductivity. "Electrical conductivity" (PDF).

 

ವಿಕಿಸೋರ್ಸ್ ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಲೇಖನದ ವಿಷಯವನ್ನು ಇಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ/ವಿದ್ಯುತ್ತು