İletkenin Direnci Nedir ve Nelere Bağlıdır

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda iletkenin direnci ve sıcaklık, iletkenin özdirenci, iletkenin direnci ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi gösterdim. Bir iletkenin özdirenci, belli bir sıcaklık aralığında yaklaşık olarak sıcaklıkla aşağıdaki gibi lineer (doğrusal) olarak değişir:

Burada  ρ herhangi bir (°C cinsinden) 7’sıcaklığındaki özdirenç,  ρ₀ bir T₀ re­ferans sıcaklığındaki (bu sıcaklık genellikle 20 °C olarak alınır ) özdirençtir; α ise özdirencin sıcaklık katsayısı olarak bilinir. 1 Eşitliğinden görürüz ki özdirencin sıcaklık katsayısı

şeklinde de ifade edilebilir. Burada Δρ= ρ – ρ₀ ve ΔT=T-T₀, sıcaklık aralığında özdirençteki değişmedir. α’nın biriminin Celcius^-1 [ (°C)^_1 ] olduğuna dikkat ediniz.

iletkenin direnci nelere bağlıdır

İletkenin diren­ci, özdirençle doğru orantılı olduğundan, iletkenin direnci ve sıcaklık arasındaki ilişki
olarak yazılabilir. Hassas sıcaklık ölçümleri için, bu özelliği kullanmak uygun değildir. Bakır gibi birçok omik maddenin direnci, sıcaklık arttıkça yaklaşık olarak lineer (doğrusal) artar. Bununla beraber, gerçekte düşük sıcaklıklarda daima lineer olmayan bir bölge vardır ve özdirenç mutlak sıfır yakınında genellikle, sonlu bir değere yaklaşır. Mutlak sıfır civa­rındaki bu artık özdirencin sebebi, elektronların metaldeki safsızlıklar ve kusurlarla olan çarpışmalarıdır. Halbuki, yüksek sıcaklık özdirencinde (lineer bölge) ise, esas olarak elektronların metal atomlarıyla çarpışmaları baskındır. Bu bize yarı iletken­lerin özdirencinin, sıcaklık artıkça azaldığını söyler. Bu durum, daha yüksek sıcaklıklarda yük taşıyıcıların yoğunluğunun artmasından kay­naklanır.

Bir yarı iletkendeki yük taşıyıcılar genellikle safsızlık ortamlarına ait olduk­larından, özdirenç bu tür safsızlıkların konsantrasyonu ve tipine çok duvarlı­dır.

Süper İletkenler

Bir takını metal ve bileşikler var ki, bunların dirençleri kritik sıcaklık denilen belli bir T sıcaklığının altında gerçekte sıfıra gider. Bu maddeler süper ilet­kenler olarak bilinirler. Bir süper iletkenin direnç sıcaklık grafiği, T_C nin öze­rindeki sıcaklıklarda normal bir metalinki gibidir (Şekil 5). Sıcaklık T_C ye eşit veya onun altında olduğunda, özdirenç birden bire sıfıra düşer. Bu gerçek 1911 de Alman fizikçi H. Kamerlingh-Onnes (1853-1926) tarafından cıva ile çalışırken keşfedilmiştir. (Cıva 4,2 K nin altında süper iletkendir). Son ölçümler göstermiştir ki T_C nin altında süper iletkenlerin özdirençleri 4×10^-25 Ω.m den daha küçüktür. Bu değer, bakırın özdirencinden hemen hemen 107 kere daha küçük olup pratikte sıfır kabul edilmektedir.

Bugün binlerce süper iletken bilinmektedir. Son zamanlarda keşfedilen süper iletkenlerin kritik sıcaklıkları, başlangıçta mümkün olduğu düşünülenlerden da­ha yüksektir. İki çeşit süperiletken bulunmuştur. Kamerlingh-Onnes tarafın­dan bulunan süper iletkenler metal olmalarına rağmen, çok yakın bir zamanda bulunan YBa₂Cu₃0₇ seramik yapının yüksek kritik sıcaklığa sahip olduğu görülmüştür. Eğer oda sıcaklığında bir süper iletken bulunacak olursa, onun teknolojiye çok büyük katkısı olacaktır.
T_C nin değeri, kimyasal bileşime, basınç ve moleküler yapıya duvarlıdır. Son derece iyi iletken olan bakır, gümüş ve altının süper iletkenlik gösterme­meleri ilginçtir.
Süper iletkenlerin önemli özelliklerinden biri, bunlarda bir kere bir akım elde edildikten sonra, bu akımın artık voltaj uygulanmaksızın devam etmesidir. (Çünkü R=0 Ω dur). Gerçekten de, süper iletkenlerde kararlı akımın, görü­lebilir hiçbir azalmaya uğramadan birkaç yıl devam ettiği gözlenmiştir!

Süper iletkenliğin önemli ve yararlı bir uygulaması, içindeki manyetik alan şiddetinin, en iyi normal elektro mıknatıslarınınkinden yaklaşık on kat daha büyük süper iletken mıknatısların yapılmasıdır. Böyle süper iletken mıknatıs­lar enerji depolama aracı olarak düşünülmektedir. Süper iletken mıknatıslar, tıpta manyetik rezonans görüntüleme birimlerinde (MRI) sıkça kullanılır. Bu yöntem iç organların yüksek kalitede görüntülerinin elde edilmesini sağlar ve x-ışınlan veya diğer tahrip edici radyasyonların hastayı yıpratmasından koru­muş olur.

Bu yazımda iletkenin direnci ve sıcaklık hakkında konu anlatımı yaptım. Diğer yazımda görüşmek üzere.