தடைத்திறன்

தடைத்திறன்#

தடைத்திறன் என்பது ஒரு பொருள் மின்னோட்டப் பாய்வை எவ்வளவு வலுவாக எதிர்க்கிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். இது ஒரு பொருளின் மின் தடை அலகு நீளம் மற்றும் பரப்பளவுக்கு வரையறுக்கப்படுகிறது. தடைத்திறனின் SI அலகு ஓம்-மீட்டர் (Ω·m) ஆகும்.

தடைத்திறனை பாதிக்கும் காரணிகள்#

ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது, அவற்றில்:

• வெப்பநிலை: பெரும்பாலான உலோகங்களின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் குறைக்கடத்திகளின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது குறைகிறது.
• மாசுக்கள்: ஒரு பொருளில் மாசுக்கள் இருப்பது அதன் தடைத்திறனை அதிகரிக்கும்.
• படிக அமைப்பு: ஒரு பொருளின் படிக அமைப்பு அதன் தடைத்திறனை பாதிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, மிகவும் ஒழுங்கான படிக அமைப்பு கொண்ட பொருட்கள், குறைவான ஒழுங்கான படிக அமைப்பு கொண்ட பொருட்களை விட குறைந்த தடைத்திறனைக் கொண்டிருக்கும்.

தடைத்திறனின் பயன்பாடுகள்#

தடைத்திறன் ஒரு முக்கியமான பண்பு ஆகும், இது பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவற்றில்:

• மின் வயரிங்: ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மின்னோட்டத்தைச் சுமக்க தேவையான மின் கம்பிகளின் அளவை தீர்மானிக்க ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• குறைக்கடத்திகள்: மின்னணு சாதனங்களில் மின்னோட்டப் பாய்வைக் கட்டுப்படுத்த குறைக்கடத்திகளின் தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• மீக்கடத்திகள்: மீக்கடத்திகள் என்பது பூஜ்ஜிய தடைத்திறனைக் கொண்ட பொருட்கள் ஆகும், இது ஆற்றல் இழப்பு இல்லாமல் மின்சாரத்தைக் கடத்துவதை அனுமதிக்கிறது. மீக்கடத்திகள் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றில் MRI இயந்திரங்கள் மற்றும் துகள் முடுக்கிகள் ஆகியவை அடங்கும்.

பொதுவான பொருட்களின் தடைத்திறன்#

அறை வெப்பநிலையில் சில பொதுவான பொருட்களின் தடைத்திறன் பட்டியல் கீழே உள்ள அட்டவணையில் உள்ளது:

பொருள்	தடைத்திறன் (Ω·m)
வெள்ளி	1.59 × 10-8
செம்பு	1.68 × 10-8
தங்கம்	2.44 × 10-8
அலுமினியம்	2.65 × 10-8
இரும்பு	9.71 × 10-8
எஃகு	1.20 × 10-7
கார்பன்	5.60 × 10-5
சிலிக்கான்	2.36 × 103
கண்ணாடி	1.0 × 1013
ரப்பர்	1.0 × 1016

தடைத்திறன் ஒரு முக்கியமான பண்பு ஆகும், இது பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. தடைத்திறனை பாதிக்கும் காரணிகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், நாம் விரும்பிய மின் பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களை வடிவமைக்கலாம்.

தடைத்திறனின் சூத்திரம்#

தடைத்திறன் என்பது ஒரு பொருள் மின்னோட்டப் பாய்வை எவ்வளவு வலுவாக எதிர்க்கிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். இது ஒரு பொருளில் உள்ள மின்புல வலிமைக்கும் மின்னோட்ட அடர்த்திக்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. தடைத்திறனின் SI அலகு ஓம்-மீட்டர் (Ω·m) ஆகும்.

சூத்திரம்#

தடைத்திறனுக்கான சூத்திரம்:

$$ ρ = E / J $$

இங்கு:

• ρ என்பது ஓம்-மீட்டர்களில் (Ω·m) உள்ள தடைத்திறன்
• E என்பது வோல்ட்/மீட்டரில் (V/m) உள்ள மின்புல வலிமை
• J என்பது ஆம்பியர்/சதுர மீட்டரில் (A/m²) உள்ள மின்னோட்ட அடர்த்தி

எடுத்துக்காட்டு#

அறை வெப்பநிலையில் செம்பின் தடைத்திறன் தோராயமாக 1.68 × 10$^{-8}$ Ω·m ஆகும். இதன் பொருள், 1 சதுர மில்லிமீட்டர் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு கொண்ட 1 மீட்டர் நீளமுள்ள செம்பு கம்பி ஒரு 1 வோல்ட் பேட்டரியுடன் இணைக்கப்பட்டால், கம்பி வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் தோராயமாக 5.96 × 10$^6$ A ஆக இருக்கும்.

வெப்பநிலையைப் பொறுத்து தடைத்திறனின் மாறுபாடு#

ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் என்பது மின்னோட்டப் பாய்வுக்கு அதன் எதிர்ப்பின் அளவீடு ஆகும். இது மின்புல வலிமைக்கும் மின்னோட்ட அடர்த்திக்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை உட்பட பல காரணிகளைப் பொறுத்தது.

தடைத்திறனின் மீது வெப்பநிலையின் விளைவு#

பொதுவாக, ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கிறது. இதற்குக் காரணம், அதிகரித்த வெப்ப ஆற்றல் பொருளில் உள்ள அணுக்களை மிகவும் தீவிரமாக அதிர்வுறச் செய்கிறது, இது எலக்ட்ரான்கள் பொருள் வழியாக நகர்வதை மிகவும் கடினமாக்குகிறது.

தடைத்திறன் மற்றும் வெப்பநிலைக்கு இடையிலான உறவை பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம்:

$$ ρ = ρ₀[1 + α(T - T₀)] $$

இங்கு:

• ρ என்பது T வெப்பநிலையில் உள்ள பொருளின் தடைத்திறன்
• ρ₀ என்பது ஒரு குறிப்பு வெப்பநிலை T₀ இல் உள்ள பொருளின் தடைத்திறன்
• α என்பது தடைத்திறனின் வெப்பநிலை குணகம்

தடைத்திறனின் வெப்பநிலை குணகம் என்பது ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் வெப்பநிலையுடன் எவ்வளவு மாறுகிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். இது ஒரு டிகிரி செல்சியஸுக்கு தடைத்திறனில் ஏற்படும் பின்ன மாற்றமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

வெவ்வேறு பொருட்களுக்கான தடைத்திறனின் வெப்பநிலை சார்பு#

தடைத்திறனின் வெப்பநிலை சார்பு வெவ்வேறு பொருட்களுக்கு வேறுபடுகிறது. உலோகங்கள் போன்ற சில பொருட்கள், தடைத்திறனின் நேர்மறை வெப்பநிலை குணகத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவற்றின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கிறது. குறைக்கடத்திகள் போன்ற மற்ற பொருட்கள், தடைத்திறனின் எதிர்மறை வெப்பநிலை குணகத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவற்றின் தடைத்திறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது குறைகிறது.

சில பொதுவான பொருட்களுக்கான தடைத்திறனின் வெப்பநிலை குணகங்கள் பின்வரும் அட்டவணையில் காட்டப்பட்டுள்ளன:

பொருள்	தடைத்திறனின் வெப்பநிலை குணகம் (α) (°C⁻¹)
செம்பு	0.00393
அலுமினியம்	0.0039
இரும்பு	0.005
நிக்கல்	0.006
கார்பன்	-0.0005
சிலிக்கான்	-0.0007
ஜெர்மானியம்	-0.0008

தடைத்திறனின் வெப்பநிலை சார்பின் பயன்பாடுகள்#

தடைத்திறனின் வெப்பநிலை சார்பு பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, இது பின்வருவனவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

• வெப்பநிலை சென்சார்கள்: ஒரு பொருளின் தடைத்திறனைப் பயன்படுத்தி வெப்பநிலையை அளவிடலாம். இதற்குக் காரணம், ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் வெப்பநிலையுடன் மாறுகிறது, எனவே ஒரு பொருளின் தடைத்திறனை அளவிடுவதன் மூலம், அதன் வெப்பநிலையை நாம் தீர்மானிக்கலாம்.
• தெர்மிஸ்டர்கள்: தெர்மிஸ்டர்கள் என்பது அவற்றின் மின்தடை வெப்பநிலையுடன் மாறும் மின்தடையங்கள் ஆகும். அவை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக வெப்பநிலை சென்சார்கள், வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டாளர்கள் மற்றும் சுய-சீராக்கும் வெப்பமூட்டும் உறுப்புகள்.
• PTC சாதனங்கள்: PTC சாதனங்கள் என்பது அவற்றின் மின்தடை வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கும் சாதனங்கள் ஆகும். அவை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக சர்க்யூட் பிரேக்கர்கள், மோட்டார் ஸ்டார்டர்கள் மற்றும் அதிக மின்னோட்ட பாதுகாப்பு சாதனங்கள்.

தடைத்திறனின் வெப்பநிலை சார்பு என்பது பொருட்களின் ஒரு அடிப்படை பண்பு ஆகும். இது வெப்பநிலை சென்சார்கள், தெர்மிஸ்டர்கள் மற்றும் PTC சாதனங்கள் உட்பட பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

தடைத்திறன் FAQs

தடைத்திறன் என்றால் என்ன?

• தடைத்திறன் என்பது ஒரு பொருள் மின்னோட்டப் பாய்வை எவ்வளவு எதிர்க்கிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும்.
• இது ஒரு பொருளின் அலகு கனசதுரத்தின் மின்தடையாக வரையறுக்கப்படுகிறது.
• தடைத்திறனின் SI அலகு ஓம்-மீட்டர்கள் (Ω-m) ஆகும்.

தடைத்திறனை பாதிக்கும் காரணிகள் என்ன?

• ஒரு பொருளின் தடைத்திறன் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது, அவற்றில்:
  • வெப்பநிலை: தடைத்திறன் பொதுவாக வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது.
  • மாசுக்கள்: மாசுக்கள் ஒரு பொருளின் தடைத்திறனை அதிகரிக்கும்.
  • படிக அமைப்பு: ஒரு பொருளின் படிக அமைப்பு அதன் தடைத்திறனை பாதிக்கும்.
  • காந்தப்புலம்: ஒரு காந்தப்புலம் ஒரு பொருளின் தடைத்திறனை பாதிக்கும்.

அதிக தடைத்திறன் கொண்ட சில பொதுவான பொருட்கள் யாவை?

• அதிக தடைத்திறன் கொண்ட சில பொதுவான பொருட்கள்:
  • ரப்பர்
  • பிளாஸ்டிக்
  • கண்ணாடி
  • மட்பாண்டங்கள்
  • மரம்

குறைந்த தடைத்திறன் கொண்ட சில பொதுவான பொருட்கள் யாவை?

• குறைந்த தடைத்திறன் கொண்ட சில பொதுவான பொருட்கள்:
  • உலோகங்கள்
  • கிராஃபைட்
  • கார்பன் நார்
  • உப்பு நீர்

தடைத்திறன் எவ்வாறு அளவிடப்படுகிறது?

• தடைத்திறன் பல்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்படலாம், அவற்றில்:
  • நான்கு-புள்ளி ஆய்வு முறை: இந்த முறை ஒரு பொருளின் மின்தடையை அளவிட நான்கு ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.
  • இரண்டு-புள்ளி ஆய்வு முறை: இந்த முறை ஒரு பொருளின் மின்தடையை அளவிட இரண்டு ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.
  • வான் டெர் பாவ் முறை: இந்த முறை ஒரு மெல்லிய படலத்தின் தடைத்திறனை அளவிட நான்கு ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

தடைத்திறனின் சில பயன்பாடுகள் என்ன?

• தடைத்திறன் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவற்றில்:
  • மின் வயரிங்: ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மின்னோட்டத்தைச் சுமக்க தேவையான மின் கம்பிகளின் அளவை தீர்மானிக்க தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • குறைக்கடத்திகள்: குறைக்கடத்திகளில் மின்னோட்டப் பாய்வைக் கட்டுப்படுத்த தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • சென்சார்கள்: வெப்பநிலை, அழுத்தம் அல்லது பிற சுற்றுச்சூழல் நிலைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்டறியும் சென்சார்களை உருவாக்க தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படலாம்.
  • மருத்துவ படிமமாக்கல்: கணக்கிடப்பட்ட டோமோகிராபி (CT) மற்றும் காந்த அதிர்வு படிமமாக்கல் (MRI) போன்ற மருத்துவ படிமமாக்கல் நுட்பங்களில் தடைத்திறன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.