Chapter 7 · Section 5Textbook pages 146–149

What Affects Resistance? The Rheostat പ്രതിരോധകം · റിയോസ്റ്റാറ്റ്

Why is a heater coil made of nichrome while house wiring is copper? Why does a thick wire carry current more easily than a thin one? On this page you measure a heater coil hot and cold, test four wires on a board (Fig 7.25), explore length, thickness and material, and slide the contact of a rheostat to dim a bulb.

📖 What you need (page 8 of this guide)

R = V/I: with the same p.d., a bigger resistance means a smaller current.
Resistance comes from collisions of free electrons with atoms; it changes with temperature (Ohm noticed this).
Unit: ohm (Ω); 1 kΩ = 1000 Ω.

1. Resistors and the multimeter (Fig 7.24)

⭐ Key idea (textbook page 146) – resistor പ്രതിരോധകം / റെസിസ്റ്റർ

ഒരു നിശ്ചിത പ്രതിരോധം സെർക്കീട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്താനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ചാലകങ്ങളെ പ്രതിരോധകം അഥവാ റെസിസ്റ്റർ (resistor) എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

A conductor used to put a definite resistance into a circuit is a resistor. Its symbol is a zig-zag or a rectangle. The multimeter (മൾട്ടിമീറ്റർ) measures resistance directly; it can also measure potential difference and current.

📚 Resistors (റെസിസ്റ്ററുകൾ)

വിപണിയിൽ പല മൂല്യങ്ങളിലുള്ള റെസിസ്റ്ററുകൾ ലഭ്യമാണ്. – Resistors of many values are sold in the market and are used in all electronic devices. Their value is either printed on them or shown with colour codes (coloured bands).

🎨 Go further: read a resistor's colour bands

Standard code: black 0, brown 1, red 2, orange 3, yellow 4, green 5, blue 6, violet 7, grey 8, white 9. Bands 1 and 2 are digits, band 3 says how many zeros follow, band 4 is the tolerance (gold ±5 %, silver ±10 %). Not in the textbook – just for fun.

The thinking student asks: പ്രതിരോധത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതെല്ലാമാണ്? – What are the factors that affect resistance?

2. Hot and cold – the heater coil

വൈദ്യുത ഹീറ്ററിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിക്രോം കമ്പിയുടെ പ്രതിരോധം, ഹീറ്റർ ഓഫാക്കിയ ഉടനെയും തണുത്ത ശേഷവും മൾട്ടിമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുക. – Measure the resistance of the nichrome (നിക്രോം) coil of an electric heater with a multimeter, just after the heater is switched off and again after it has cooled.

⚠ A heater runs on the mains (230 V AC). Your teacher must switch it off and pull out the plug before anyone touches it with multimeter probes – and the hot coil burns. Never experiment with the mains supply at home.

🧪 Virtual lab: heater coil, hot and cold

Model (approx.): a 1000 W heater coil of about 53 Ω when red-hot (≈ 700 °C) and about 41 Ω at room temperature. Readings update as the coil cools.

Textbook questions (page 146)

ഏത് സന്ദർഭത്തിലാണ് പ്രതിരോധം കൂടുതൽ ഉള്ളത്? – When is the resistance greater?
മറ്റേതെങ്കിലും ഘടകങ്ങൾ പ്രതിരോധത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നുണ്ടോ? – Do any other factors affect resistance?

1. When the coil is hot – just after the heater is switched off. Why: in a hot metal the atoms vibrate more strongly, so the free electrons collide with them more often. താപനില കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് പ്രതിരോധവും കുറയുന്നു – as the temperature falls, the resistance falls.
2. Yes – length, thickness (area of cross-section) and the material. Why: the activity of Fig 7.25 below shows each of them.

3. Length, thickness and material (Fig 7.25, Table 7.9)

40 cm നീളമുള്ള നിക്രോം കമ്പിയാണ് CD. CD യുടെ അതേ നീളവും ഇരട്ടി വണ്ണവുമുള്ള നിക്രോം കമ്പിയാണ് EF. CD യുടെ അതേ നീളവും വണ്ണവുമുള്ള കോപ്പർ കമ്പിയാണ് GH. – On a wooden board: CD is a 40 cm nichrome wire; EF is nichrome of the same length but double thickness; GH is copper of the same length and thickness as CD. M is the midpoint of CD. A bulb, an ammeter and a 3 V battery are joined to the left ends; the free end J, joined to the battery's − terminal, is touched to M, D, F and H in turn.

🧪 Virtual lab: the resistance board (Fig 7.25)

Touch J to:

Table 7.9 – sample readings from a stated model (3 V battery, bulb taken as a fixed 5 Ω, CD = 4 Ω) – your real readings will differ
Point J touches J സ്പർശിക്കുന്ന ബിന്ദു	Length / thickness ചാലകത്തിന്റെ നീളം/വണ്ണം	Material ചാലകം നിർമ്മിച്ച പദാർഥം	Ammeter reading അമ്മീറ്റർ റീഡിങ്

"Double thickness" is taken as double the area of cross-section, which halves the resistance. (If it meant double the diameter, the area would be 4 times and the resistance a quarter.)

എല്ലാ സന്ദർഭത്തിലും സെർക്കീട്ടിൽ നല്കിയ പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം തുല്യമാണ്. ഓം നിയമമനുസരിച്ച് V = IR ആയതിനാൽ അമ്മീറ്റർ റീഡിങ്ങുകളിൽ (I) വന്ന മാറ്റങ്ങൾക്ക് കാരണം ചാലകത്തിന്റെ പ്രതിരോധത്തിൽ (R) വന്ന മാറ്റമല്ലേ? – The p.d. is the same (3 V) every time, so by V = IR any change in the ammeter reading must come from a change in resistance.

Textbook questions (page 147)

അമ്മീറ്റർ റീഡിങ് (കറന്റ്) ഏറ്റവും കുറവ് ഏത് സന്ദർഭത്തിൽ? – In which case is the ammeter reading (current) the least?
കാരണം എന്ത്? (പ്രതിരോധം കൂടുതൽ / പ്രതിരോധം കുറവ്) – Why? (more resistance / less resistance)
ഒരേ ചാലകത്തിന്റെ നീളം കൂടുമ്പോൾ പ്രതിരോധത്തിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? – What happens to the resistance when the length of the same conductor increases?
ഒരേ ചാലകത്തിന്റെ വണ്ണം കൂടുമ്പോൾ പ്രതിരോധത്തിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? – What happens when the thickness of the same conductor increases?
ഒരേ നീളവും വണ്ണവുമുള്ള നിക്രോം, കോപ്പർ എന്നിവയിൽ പ്രതിരോധം കൂടുതൽ ഏതിനാണ്? – Nichrome or copper of the same length and thickness – which has more resistance?

1. When J touches D (the full 40 cm of thin nichrome). Why: see 2.
2. More resistance (പ്രതിരോധം കൂടുതൽ). Why: same p.d., so the smallest current means the largest resistance (I = V/R).
3. The resistance increases. Why: M (20 cm) gave more current than D (40 cm) – a longer path means more collisions.
4. The resistance decreases. Why: F (thick) gave more current than D (thin) of the same length – a thicker wire offers more room for the electrons, like a wider road.
5. Nichrome. Why: H (copper) gave the largest current of all; copper's resistance is very low.

🧪 Virtual lab: resistance explorer – length, thickness, material

length cm thickness (area) ×

Material:

📒 Factors that affect the resistance of a conductor

ഈ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഒരു ചാലകത്തിന്റെ പ്രതിരോധത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതെല്ലാം എന്ന് എഴുതി നോക്കൂ.

the nature of the material (ചാലകം നിർമ്മിച്ച പദാർഥത്തിന്റെ സ്വഭാവം)
the thickness – area of cross-section (ചാലകത്തിന്റെ വണ്ണം (ഛേദതല പരപ്പളവ്))
the length of the conductor (നീളം) – and, from the heater, the temperature (താപനില)

⭐ Key idea (textbook page 148) – how resistance depends on the conductor

നീളം കൂടുമ്പോൾ ഒരു ചാലകത്തിന്റെ പ്രതിരോധം വർധിക്കുന്നുവെന്നും വണ്ണം കൂടുമ്പോൾ പ്രതിരോധം കുറയുന്നു എന്നും മനസ്സിലായല്ലോ. കൂടാതെ വിവിധ പദാർഥങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത പ്രതിരോധവും ആയിരിക്കും.

Longer conductor → more resistance; thicker conductor → less resistance.
Different materials have different resistance. For wires of the same length and thickness, nichrome and tungsten have comparatively high resistance, aluminium and copper very low resistance, and silver is the metal with the lowest resistance.

💡 Go further – resistivity

All three factors fit one formula: R = ρL/A, where L is the length, A the area of cross-section and ρ ("rho", the resistivity) a number for each material – about 1.1 × 10⁻⁶ Ω m for nichrome and 1.7 × 10⁻⁸ Ω m for copper (approx.). Nichrome's is about 65 times copper's – so heater coils are nichrome and connecting wires are copper. You will meet this formula in higher classes.

📚 Superconductivity (അതിചാലകത)

വളരെ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ചില ലോഹങ്ങളും സംയുക്തങ്ങളും വൈദ്യുത പ്രതിരോധം തീരെ ഇല്ലാത്ത അവസ്ഥ പ്രകടിപ്പിക്കാറുണ്ടെന്ന് 1911 ൽ കണ്ടെത്തുകയുണ്ടായി. ഇത്തരം പദാർഥങ്ങളാണ് അതിചാലകങ്ങൾ (Superconductors). അതിചാലകങ്ങളിലൂടെ ഊർജനഷ്ടമില്ലാതെ വൈദ്യുതപ്രവാഹം സാധ്യമാകുന്നു.

In 1911 it was found that some metals and compounds, at very low temperatures, have no electrical resistance at all. Such materials are superconductors (അതിചാലകങ്ങൾ); current flows through them without any loss of energy. (The discovery was made by Heike Kamerlingh Onnes with mercury cooled to about −269 °C; superconducting magnets are used today in hospital MRI scanners.)

4. The rheostat (Fig 7.26, 7.27)

ഒരു ചാലകത്തിന്റെ വണ്ണത്തിൽ മാറ്റമില്ലാതെ നീളം വർധിക്കുമ്പോൾ അതിന്റെ പ്രതിരോധവും വർധിക്കുന്നു. ഈ തത്വത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് റിയോസ്റ്റാറ്റ് (Rheostat). – When the length of a conductor increases with no change in thickness, its resistance increases. The rheostat (റിയോസ്റ്റാറ്റ്) works on this principle. In school labs it is put in a circuit to change the current as needed. Its symbol is a resistor with an arrow across it.

In Fig 7.27: AB – a coil of high-resistance wire wound on an insulating tube; DC – a metal rod of very low resistance; S – the sliding contact (സമ്പർക്കകം). A യിൽ നിന്ന് പ്രവഹിക്കുന്ന വൈദ്യുതി കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ കടന്ന് S വഴി C എന്ന അഗ്രത്തിൽ എത്തുന്നു. – Current entering at A passes through the turns of wire, then through S into the rod, and leaves at C.

🧪 Virtual lab: slide the contact S (Fig 7.26, 7.27)

position of S (turns of wire in the circuit)

Model: 100 turns, 0.15 Ω per turn; 3 V battery; bulb taken as a fixed 5 Ω.

Textbook question (page 148) – റിയോസ്റ്റാറ്റിന്റെ പ്രവർത്തനതത്വം എന്താണ്? – What is the working principle of a rheostat?

For the same thickness, the resistance of a conductor increases with its length. Moving S changes the length of resistance wire (the number of turns) in the circuit, so it changes the resistance and hence the current. Why: in the lab, S near D puts few turns in the circuit (small R, bright bulb); S near C puts all 100 turns in (15 Ω, dim bulb).

🌴 Kerala connection – the old fan regulator

Older ceiling-fan regulators in many Kerala homes worked like a rheostat: turning the knob put more or less resistance wire in series with the fan, changing the current and so the speed. (They got warm – wasted energy. Modern electronic regulators are more efficient.) You will meet the fan and its regulator again in the "Let us assess" questions.

Textbook question (page 149). ഒരു റിയോസ്റ്റാറ്റിൽ പ്രതിരോധ കമ്പിയുടെ 100 ചുറ്റുകളാണ് ഉള്ളത്. ഒരു ചുറ്റിന്റെ പ്രതിരോധം 0.15 Ω ആണ്, എങ്കിൽ ഈ റിയോസ്റ്റാറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സെർക്കീട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്താൻ കഴിയാത്ത പ്രതിരോധത്തിന്റെ മൂല്യം താഴെ കൊടുത്തവയിൽ ഏതാണ്? നിങ്ങളുടെ ഉത്തരം സാധൂകരിക്കുക. – A rheostat has 100 turns of resistance wire, each turn 0.15 Ω. Which of these values cannot be put into a circuit with it? Justify. a) 3 Ω b) 7.5 Ω c) 4 Ω d) 8.25 Ω

S can only stop at a whole number of turns. Divide each value by 0.15 Ω and see whether you get a whole number (and not more than 100).

🎬 Solution in exam layout – which value is impossible?

Answer: (c) 4 Ω. Number of turns = R ÷ 0.15: 3 Ω → 20 ✓; 7.5 Ω → 50 ✓; 4 Ω → 26.67 ✗ (not a whole number of turns); 8.25 Ω → 55 ✓. The possible values are 0, 0.15, 0.30, … up to 100 × 0.15 = 15 Ω. More: page 11 ▶

The girl asks: നിശ്ചിത മൂല്യമുള്ള റെസിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് ആവശ്യമായ വ്യത്യസ്ത മൂല്യം പ്രതിരോധം എങ്ങനെയാണ് സെർക്കീട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്താനാകുക? – Using resistors of fixed values, how can we get the different resistance we need in a circuit? By combining them – the next page!

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

🧪 Resistance in a Wire (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Change a wire's length, area and resistivity to see R = rho L / A in action.
📄 Resistance The Physics Classroom
What affects resistance: length, thickness and the material of the wire.
📄 How do resistors work? Explain that Stuff
What is inside a resistor, how colour bands show its value, and where resistors are used.
📄 Superconductivity Science Learning Hub (NZ)
Some materials lose all resistance when cooled enough - here is why and what it is used for.

5. Check yourself

🧭 Summary

A resistor puts a definite resistance in a circuit; a multimeter measures R, V and I.
Resistance depends on material, area of cross-section (thicker → less R), length (longer → more R) and temperature (metals: hotter → more R).
Fig 7.25: least current at D (longest thin nichrome), most at H (copper).
Nichrome and tungsten: high resistance; aluminium and copper: very low; silver: lowest. Superconductors (1911): zero resistance at very low temperatures.
Rheostat: S changes the length of wire in the circuit → R and current change. 100 turns × 0.15 Ω: 4 Ω is impossible (26.67 turns).

Next: Series and parallel, home circuits, AC and DC ▶