Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója

Amint azt a cím ellenállási változataiban a hőmérsékletről beszéltük, minden anyag elektromos ellenállása a hőmérséklet változásával változik.

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója az anyag elektromos ellenállásának változásának mértéke a hőmérséklet-változás fokánként.

Vegyünk egy vezetőt, amelynek ellenállása R0 0-náloC és Rt at toC.
Az ellenállásváltozás egyenletéből a kapott hőmérsékletgel


Ez αo nak, nek hívják az ellenállás hőmérsékleti együtthatója ebből az anyagból 0oC.
A fenti egyenletből kitűnik, hogy a hőmérsékletnek köszönhetően bármely anyag elektromos ellenállásának változása elsősorban három tényezőtől függ:

  1. az ellenállás értéke a kezdeti hőmérsékleten,
  2. a hőmérséklet emelkedése és
  3. az α ellenállás hőmérsékleti együtthatójao.

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója

Ez αo különbözik a különböző anyagoktól, így a különböző hőmérsékletű ellenállásra gyakorolt ​​hatás eltérő a különböző anyagokban.

Így a az ellenállás hőmérsékleti együtthatója 0-náloA C anyag bármely anyag a kölcsönösségaz adott anyag nulla ellenállási hőmérséklete. Eddig megvitattuk azokat az anyagokat, amelyek ellenállnak az ellenállás a hőmérséklet növekedésével, de sok anyag elektromos ellenállása csökken, a hőmérséklet csökkenésével. Valójában fémben, ha a hőmérséklet emelkedik, a szabad elektronok véletlenszerű mozgása és a fém belsejében az interatomikus rezgés, ami több ütközést eredményez. További ütközések ellenállnak az elektronok zavartalan áramlását a fémen keresztül, így a fém ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő. Tehát a hőmérsékletre vonatkozó ellenállási együtthatót fémnek tekintjük pozitívnak.

De félvezető vagy más nem fémből készült \ ta szabad elektronok száma a hőmérséklet növekedésével nő. Mert magasabb hőmérsékleten, a kristálynak biztosított elégséges hőenergia miatt jelentős számú kovalens kötés sérül meg, és így több szabad elektron jön létre. Ez azt jelenti, hogy ha a hőmérséklet emelkedik, jelentős számú elektron érkezik a vezetési sávokhoz a valencia sávokról a tiltott energiarés áthaladásával. Ahogy a szabad elektronok száma növekszik, az ilyen típusú nemfémes anyagok ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken. Ennélfogva az ellenállás hőmérsékleti együtthatója negatív a nemfémes anyagok és a félvezetők esetében.

Ha az ellenállás körülbelül nem változikHőmérséklet mellett az együttható értékét nullának tekinthetjük. A konstans és a manganin ötvözete közel 0 nulla az ellenállás hőmérsékleti együtthatója.

Ennek az együtthatónak az értéke nem állandó, attól függ, hogy melyik kezdeti hőmérsékleten alapul az ellenállás növekedése. Ha a növekmény a 0 kezdeti hőmérsékleten alapuloC, az együttható értéke αo - ami nem más, mint aaz anyag következtetett nulla ellenállási hőmérséklete. De bármely más hőmérsékleten az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója nem azonos az α értékkelo. Valójában bármely anyag esetében ez az együttható értéke legfeljebb 0oC hőmérséklet. Mondja meg ennek az együtthatónak az értékét bármely anyagnáloC jelentése αt, akkor az értékét a következő egyenlet határozza meg:


Ennek az együtthatónak a értéke t hőmérsékleten2oC ugyanabban a kifejezésben t1oC a következőképpen van megadva:

Tekintse át az ellenállás hőmérséklet-együtthatójának fogalmát

A vezetők elektromos ellenállása, mint plezüst, réz, arany, alumínium, stb. függ az elektronok ütközési folyamatától az anyagon belül. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, ez az elektron ütközési folyamat gyorsabbá válik, ami fokozott ellenállást eredményez a vezető hőmérsékletének emelkedésével. A vezetők ellenállása általában emelkedik a hőmérséklet emelkedésével.
Ha egy vezetőnek van R1 ellenállás t1oC és a hőmérséklet emelése után az ellenállása R lesz2 at t2oC. Ez az ellenállás emelkedése (R. \ T2 - R1) hőmérséklet-emelkedéssel (t2 - t1) a következő dolgoktól függ:


A fenti hatások kombinálásával


Ahol az α a az ellenállás hőmérsékleti együtthatója anyag t1oC.
Az (1) egyenletből

Ha egy adott hőmérsékleten ismerjük az ellenállást és az ellenállás hőmérsékleti együtthatója Az anyag egyenletességét más hőmérsékleteken is meg tudjuk deríteni a (2) egyenlet használatával.
Néhány anyag vagy anyag ellenállási hőmérsékleti együtthatója
A az ellenállás hőmérsékleti együtthatója néhány anyag / anyag 20 ° C-onoC az alábbiakban szerepel:

Sl. Nem.Anyag / anyagokKémiai szimbólum / kémiai összetételHőmérsékleti ellenállási együttható /oC (20 ° C)oC)
1EzüstAg0.0038
2RézCu0.00386
3AranyAu0.0034
4Alumíniumal0.00429
5VolfrámW0.0045
6VasFe0.00651
7PlatinaPt0.003927
8ManganinCu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%0.000002
9HiganyHg0.0009
10nikrómNi = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%0.0004
11ConstantanCu = 55% + Ni = 45%0.00003
12SzénC- 0,0005
13GermániumGe- 0,05
14SzilíciumSi- 0,07
15SárgarézCu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%0.0015
16NikkelNi0.00641
17ÓnSn0.0042
18CinkZn0.0037
19MangánMn0.00001
20TantálTa0.0033

Hőmérséklet hatása az anyag ellenállóképességének hőmérsékletére
A az ellenállás hőmérsékleti együtthatója az anyag hőmérséklete is változik.
Ha αo az 0 ° C-on az anyag ellenállásának hőmérsékleti együtthatójaoC, majd a (2) egyenletből az anyag ellenállása toC,


Hol, R0 az anyag ellenállása 0 ° C-onoC
Hasonlóképpen, ha az anyag ellenállási hőmérsékleti együtthatója toC jelentése αt, majd az anyag ellenállása 0 ° C-onoC (2) egyenletből

Hol, Rt az anyag ellenállása to C
A (3) és (4) egyenletből

Hol, α1és a2 a az ellenállás hőmérsékleti együtthatója anyag t1oC és t2oC.
Ezért, ha tudjuk az ellenállás hőmérsékleti együtthatója egy adott hőmérsékletű anyagból, a (6) egyenlet segítségével bármelyik hőmérsékleten megállapíthatjuk az anyag hőmérsékleti együtthatóját.
A vezető anyagok nagy és pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek. Ezért a vezető anyagok (fémek) ellenállása emelkedik a hőmérséklet emelkedésével.
A félvezetők és a szigetelő anyagok negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek. Ezért a félvezetők és a szigetelők ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken.
Az ötvözetek, mint például a manganin, konstans, stb. Nagyon alacsonyak és pozitívak az ellenállás hőmérsékleti együtthatója. Ezért az ötvözetek ellenállása nőa hőmérséklet emelkedésével, de ez az ellenállás emelkedése nagyon alacsony (szinte elhanyagolható) a többi fémhez képest, ami lehetővé teszi ezeknek az ötvözeteknek a mérőeszközökben való felhasználását.

Hozzászólások
Hozzászólni