மின்கடத்துதிறன் மற்றும் மின்தடைத்திறன்

மின்கடத்துமை (மின்கடத்துதிறன்) என்பது, ஒரு பொருள், அதன் வடிவ அமைப்புகளைத் தாண்டி, மின்னாற்றாலை மின்னோட்டமாக எவ்வளவு நன்றாகக் கடத்த வல்லது என்பதைக் குறிக்கும், அப்பொருளின் அடிப்படைத் தன்மையைக் காட்டும் பண்பளவீடு. இப்பண்பு அப்பொருளின் அடிப்படை பண்புகளின் ஒன்றாகும். இதனை அனைத்துலக முறை அலகுகளில் (SI) மீட்டர் ஒன்றுக்கான சீமன்சு (S·m⁻¹)என்னும் அலகால் (பண்பு அலகால்) குறிக்கப்பெறுகின்றது. மின்கடத்துமை பொதுவாக கிரேக்க எழுத்து ஃசிக்மா (sigma, σ) என்பதால் குறிக்கப்பெறுகின்றது.

மின்தடைமை (மின் தடைத்திறன்) என்பது, ஒரு பொருள், அதன் வடிவ அமைப்புகளைத் தாண்டி, மின்னாற்றாலை மின்னோட்டமாக ஓடுவதை எவ்வளவு நன்றாக தடுத்தெதிர்க்க (தடை எழுப்ப) வல்லது என்பதைக் குறிக்கும், அப்பொருளின் அடிப்படைத் தன்மையைக் காட்டும் பண்பளவீடு. இப்பண்பு அப்பொருளின் அடிப்படை பண்புகளின் ஒன்றாகும். இதனை அனைத்துலக முறை அலகுகளில் (SI) ஓம்-மீட்டர் (Ωm) என்னும் அலகால் (பண்பு அலகால்) குறிக்கப்பெறுகின்றது. மின்தடைமை பொதுவாக கிரேக்க எழுத்து ரோ (rho, ρ) என்பதால் குறிக்கப்பெறுகின்றது

மின்தடைமை (மின்தடைத்திறன்), மின்கடத்துமை (மின்கடத்துதிறன்) ஆகிய இரண்டும் ஒன்றுக்கொன்று தலைகீழ் விகிதத் தொடர்புடையது.

$\sigma ={1 \over \rho }.$

வரைபிலக்கணங்கள்

இரு மின்முனைகளுக்கு இடையே ஒரு தடையி. தடையியின் நீளம் $\ell$, குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு $A$.

ஒரு பொருளின் மின் தடைத்திறன் அல்லது மின் தடைமை, ρ (ரோ), என்பது, அப்பொருளில் ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னோட்டச் செறிவு இருப்பதற்கு, எவ்வளவு மின்புலம், அப் பொருளுள் இருக்க வேண்டும் என்பதாகும். அதாவது மின்தடைமை = மின்புலம் வகுத்தல் மின்னோட்டச் செறிவு:

$\rho ={E \over J}\,\!$

இங்கு

ρ நிலையான தடைத்திறன்(ஓம்-மீட்டரில் (Ω-m) அளக்கப்படும்,

E மின்புலத்தின் அளவு(மீட்டருக்கு வோல்ட் (V/m) இல் அளக்கப்படும்);

J மின்னோட்டத்தின் செறிவு(சதுர மீட்டருக்கு அம்பியர் (A/m²) எனும் அலகில் அளக்கப்படும்.

பொதுவாக ஒரு தடையி சீரான பண்புகள் கொண்ட ஒருபொருளால் ஆக்கப்பட்டு, ஒரு குறிப்பிட்ட குறுக்கு வெட்டுப்பரப்பும் ($A$) கொண்டு இருந்தால், அதன் நீளத்தை ($\ell$) இரட்டித்தால் அதன் தடைமம் ($R$) இரட்டிக்கும். ஆகவே மின்தடைமமானது, நீளத்தின்($\ell$) நேர் சார்பு (நேர்விகிதம்) உடையது. அதாவது $R\propto \ell$. அதே போல குறுக்கு வெட்டுப்பரப்பு இரட்டிப்பாக ஆனால், அது அதிக மின்னோட்டத்துக்கு இடம் தருமாகையால் மின் தடைமமானது ($R$), இரு மடங்காகக் குறையும். இதனால் மின் தடைமமானது குறுக்குவெட்டுப் பரப்புக்கு எதிர்விகிதத்தில் (தலைகீழ் சார்பில்) இருக்கும். அதாவது $R\propto {\frac {1}{A}}$. இருவிளைவும் சேர்ந்து மின்தடைமம் ($R$), $R\propto {\frac {\ell }{A}}$. இந்த சார்பு (விகித) உறவை சமன்பாடாக ஆக்கும் மாறிலியே மின்தடைமை அல்லது மின்தடைத்திறன் எனப்படுவது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு பொருளின் மாறாத அடிப்படை மின்பண்பு ஆகும். மின்தடைமம் ($R$) என்பது கீழ்க்காணும் சமன்பாட்டால் குறிக்கப்பெறும்:

$R=\rho {\frac {\ell }{A}}\,\!$

இதில் ஒரு பொருளின் அடிப்படை மின்பண்பு, மின்தடைமை அல்லது மின்தடைத்திறன் ρ என்பதாகும்.

ஒரு மின்தடையியின் தடைமம் R என்றால், அதன் நீளம், குறுக்குவெட்டுப்பரப்பு ஆகியவை அறியக்கூடியது என்றால், அதன் மின்தடைமை அலல்து மின்தடைத்திறன் ρ:

$\rho =R{\frac {A}{\ell }},\,\!$

இங்கு

R சீரான பொருளொன்றின் தடைமம் (ஓம் (Ω) அலகில் அளக்கப்படும்,

$\ell$ தடையிப் பொருளின் நீளம்(மீட்டரில் (m)அளக்கப்படும்,

A தடையிப் பொருளின் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு(சதுர மீட்டரில் (m²)அளக்கப்படும்.

பொருட்களின் தடைத்திறன்கள்

• மாழை(உலோகம்) முதலான மின்கடத்திகள் உயர் மின்கடத்துதிறனையும் (மின்கடத்துமையும்) குறைந்த மின் தடைத்திறனையும் (மின்தடைமையும்) கொண்டவையாகும்.
• கண்ணாடி முதலான மின் வன்கடத்திகள் அல்லது மின்காவலிகள் குறைந்த மின்கடத்துதிறனையும் உயர் மின்தடைத்திறனையும் (மின்தடைமையும்) கொண்டவையாகும்.
• குறைகடத்திகளின் மின்கடத்துதிறன் (மின்கடத்துமையும்) இடைப்பட்டதாக இருக்கும். ஆனால் இது அயலணுக்கள் சேர்த்தல், வெப்பநிலை, ஒளிவீழ்ச்சி போன்றவற்றால் மிக மிகப்பெரிதும் மாறுபடக்கூடியது.

கீழுள்ள அட்டவணை 20 °C (68 °F) வெப்பநிலைகளில் வேறுபட்ட பொருட்களின் மின்கடத்துமை அல்லது மின்கடத்துதிறன், மற்றும் மின்தடைமை அலல்து மின்தடைத்திறன் மற்றும் அவற்றின் வெப்பநிலைக் குணகம் என்பவற்றைத் தருகிறது.

பொருள்	ρ [Ω·m] at 20 °C	σ [S/m] at 20 °C	வெப்பநிலை குணகம் [K−1]	மேற்கோள்கள்
வெள்ளி	1.59×10−8	6.30×107	0.0038
செம்பு	1.68×10−8	5.96×107	0.0039
Annealed Copper	1.72×10−8	5.80×107
தங்கம்	2.44×10−8	4.52×107	0.0034
அலுமினியம்	2.82×10−8	3.5×107	0.0039
கல்சியம்	3.36×10−8	2.98×107	0.0041
தங்குதன்	5.60×10−8	1.79×107	0.0045
நாகம்	5.90×10−8	1.69×107	0.0037
நிக்கல்	6.99×10−8	1.43×107	0.006
லித்தியம்	9.28×10−8	1.08×107	0.006
இரும்பு	1.0×10−7	1.00×107	0.005
பிளாற்றினம்	1.06×10−7	9.43×106	0.00392
தகரம்	1.09×10−7	9.17×106	0.0045
ஈயம்	2.2×10−7	4.55×106	0.0039
தைத்தானியம்	4.20x10−7	2.38×106	X
மங்கனின்	4.82×10−7	2.07×106	0.000002
கொன்சுதான்சன்	4.9×10−7	2.04×106	0.000008
இரசம்	9.8×10−7	1.02×106	0.0009
நிக்குறோம்	1.10×10−6	9.09×105	0.0004
Carbon (amorphous)	5 to 8×10−4	1.25 to 2×103	−0.0005
காபன்(காரீயம்)	2.5 to 5.0×10−6 ⊥basal plane 3.0×10−3 //basal plane	2 to 3×105 ⊥basal plane 3.3×102 //basal plane
காபன் (வைரம்)	~1012	~10−13
சேர்மானியம்	4.6×10−1	2.17	−0.048
கடல்நீர்	2×10−1	4.8
குடிநீர்	2×101 to 2×103	5×10−4 to 5×10−2
அயனகற்றப்பட்ட நீர்	1.8×105	5.5 × 10−6
சிலிக்கான்	6.40×102	1.56×10−3	−0.075
GaAs	5×107 to 10−3	5×10−8 to 103
கண்ணாடி	1010 to 1014	10−11 to 10−15	?
Hard rubber	1013	10−14	?
சல்பர்	1015	10−16	?
வளி	1.3×1016 to 3.3×1016	3 to 8 × 10−15
மெழுகு	1017	10−18	?
படிகம் (fused)	7.5×1017	1.3×10−18	?
PET	1020	10−21	?
Teflon	1022 to 1024	10−25 to 10−23	?