Temperaturkoeffizient des Widerstands

Wie wir auf der Seite unter dem Titel Widerstandsschwankung mit der Temperatur besprochen haben, ändert sich der elektrische Widerstand jeder Substanz mit der Temperaturänderung.

Temperaturkoeffizient des Widerstands ist das Maß für die Änderung des elektrischen Widerstands jeder Substanz pro Grad der Temperaturänderung.

Nehmen wir einen Dirigenten mit einem Widerstand von R0 bei 0OC und Rt um tOC jeweils.
Aus der Gleichung der Widerstandsänderung mit der Temperatur erhalten wir


Dieses αO wird genannt Temperaturkoeffizient des Widerstands dieser Substanz bei 0OC.
Aus der obigen Gleichung geht hervor, dass die Änderung des elektrischen Widerstands einer Substanz aufgrund der Temperatur hauptsächlich von drei Faktoren abhängt:

  1. der Widerstandswert bei der Ausgangstemperatur,
  2. der Temperaturanstieg und
  3. der Temperaturkoeffizient des Widerstands αO.

Temperaturkoeffizient des Widerstands

Dieses αO unterscheidet sich für verschiedene Materialien, so dass die Auswirkungen auf die Beständigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen in den verschiedenen Materialien unterschiedlich sind.

Also die Temperaturkoeffizient des Widerstands bei 0OC einer Substanz ist der Kehrwert derabgeleitete Null-Widerstandstemperatur dieser Substanz. Bislang haben wir die Materialien diskutiert, bei denen der Widerstand mit zunehmender Temperatur zunimmt, es gibt jedoch viele elektrische Materialien, deren Widerstand mit einer Temperaturabnahme abnimmt. Tatsächlich steigt bei Metall die Temperatur, die zufällige Bewegung der freien Elektronen und die interatomare Vibration innerhalb des Metalls, was zu mehr Kollisionen führt. Mehr Kollisionen widerstehen dem glatten Fluss von Elektronen durch das Metall, daher steigt der Widerstand des Metalls mit dem Temperaturanstieg. Daher betrachten wir den Temperaturkoeffizienten des Widerstands als positiv für Metall.

Aber im Falle von Halbleitern oder anderen NichtmetallenDie Anzahl der freien Elektronen nimmt mit steigender Temperatur zu. Weil bei einer höheren Temperatur aufgrund einer ausreichenden Wärmeenergie, die dem Kristall zugeführt wird, eine beträchtliche Anzahl von kovalenten Bindungen gebrochen wird und somit mehr freie Elektronen entstehen. Das heißt, wenn die Temperatur steigt, kommt eine beträchtliche Anzahl von Elektronen aus den Valenzbändern in die Leitungsbänder, indem sie die verbotene Energielücke kreuzen. Mit zunehmender Anzahl freier Elektronen nimmt der Widerstand dieser Art von nichtmetallischer Substanz mit einem Temperaturanstieg ab. Daher Temperaturkoeffizient des Widerstands ist negativ für nichtmetallische Substanzen und Halbleiter.

Wenn es ungefähr keine Änderung des Widerstands gibtMit der Temperatur können wir den Wert dieses Koeffizienten als Null betrachten. Die Legierung aus Constantan und Manganin hat einen Temperaturkoeffizienten von nahezu Null.

Der Wert dieses Koeffizienten ist nicht konstant, er hängt von der Anfangstemperatur ab, auf der die Widerstandserhöhung basiert. Wenn das Inkrement auf der Anfangstemperatur von 0 basiertOC, der Wert dieses Koeffizienten ist αO - das ist nichts anderes als der Kehrwert desjeweils abgeleitete Null-Widerstandstemperatur der Substanz. Bei jeder anderen Temperatur ist jedoch der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands nicht gleich diesem αO. Tatsächlich ist der Wert dieses Koeffizienten für jedes Material bei 0 maximalOC Temperatur. Sagen Sie den Wert dieses Koeffizienten eines beliebigen Materials bei einem beliebigen tOC ist αt, dann kann sein Wert durch die folgende Gleichung bestimmt werden:


Der Wert dieses Koeffizienten bei einer Temperatur von t2OC in der Laufzeit desselben bei t1OC ist gegeben als

Überprüfen Sie das Konzept des Temperaturkoeffizienten des Widerstands

Der elektrische Widerstand von Leitern wie zSilber, Kupfer, Gold, Aluminium usw. hängen vom Kollisionsprozess der Elektronen im Material ab. Mit steigender Temperatur wird dieser Elektronenkollisionsprozess schneller, was zu einem erhöhten Widerstand bei Temperaturanstieg des Leiters führt. Der Widerstand von Leitern steigt im Allgemeinen mit steigender Temperatur.
Wenn ein Dirigent R hat1 Widerstand bei t1OC und nach dem Erhöhen der Temperatur wird sein Widerstandswert R2 um t2ODieser Widerstandsanstieg (R2 - R1) mit Temperaturanstieg (t2 - t1) hängt von folgenden Dingen ab -


Durch die Kombination der obigen Effekte


Dabei ist α das Temperaturkoeffizient des Widerstands von Material bei t1OC.
Aus Gleichung (1)

Bei einer bestimmten Temperatur kennen wir den Widerstand und Temperaturkoeffizient des Widerstands des Materials können wir die Widerstandsfähigkeit des Materials bei anderen Temperaturen mit Gleichung (2) ermitteln.
Der Temperaturkoeffizient der Beständigkeit einiger Materialien oder Substanzen
Das Temperaturkoeffizient des Widerstands von einigen Materialien / Stoffen bei 20OC sind unten aufgeführt-

Sl. Nein.Material / StoffeChemisches Symbol / Chemische ZusammensetzungTemperaturkoeffizient des Widerstands /OC (bei 20OC)
1SilberAg0.0038
2KupferCu0.00386
3GoldAu0.0034
4AluminiumAl0.00429
5WolframW0.0045
6EisenFe0.00651
7PlatinPt0.003927
8ManganinCu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%0.000002
9QuecksilberHg0.0009
10NichromeNi = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%0.0004
11ConstantanCu = 55% + Ni = 45%0.00003
12KohlenstoffC- 0,0005
13GermaniumGe- 0,05
14SiliziumSi- 0,07
15MessingCu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%0.0015
16NickelNi0.00641
17ZinnSn0.0042
18ZinkZn0.0037
19ManganMn0.00001
20TantalTa0.0033

Einfluss der Temperatur auf den Temperaturkoeffizienten des Widerstands eines Materials
Das Temperaturkoeffizient des Widerstands Von einem Material ändert sich auch die Temperatur.
Wenn αO ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands bei 0OC, dann aus Gleichung (2) der Widerstand des Materials bei tOC,


Wo, R0 ist der Widerstand des Materials bei 0OC
In ähnlicher Weise, wenn der Temperaturkoeffizient des Widerstands des Materials bei tOC ist αt, dann ist der Widerstand des Materials bei 0OC aus Gleichung (2)

Wo, Rt ist der Widerstand des Materials bei tO C
Aus Gleichung (3) und (4)

Wobei α1und α2 das Temperaturkoeffizient des Widerstands von Material bei t1OC und t2OC jeweils.
Wenn wir also die kennen Temperaturkoeffizient des Widerstands eines Materials bei einer bestimmten Temperatur können wir den Temperaturkoeffizienten eines Materials bei jeder anderen Temperatur unter Verwendung der Gleichung (6) ermitteln.
Die leitenden Materialien haben einen großen und positiven Temperaturkoeffizienten. Daher steigt der Widerstand von leitenden Materialien (Metallen) mit steigender Temperatur.
Die Halbleiter und das Isoliermaterial haben einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands. Daher nimmt der Widerstand von Halbleitern und Isolatoren mit steigender Temperatur ab.
Legierungen wie Manganin, Konstantan usw. sind sehr niedrig und positiv Temperaturkoeffizient des Widerstands. Daher erhöht sich der Widerstand von Legierungenmit steigender Temperatur ist dieser Widerstandsanstieg jedoch im Vergleich zu anderen Metallen sehr gering (fast vernachlässigbar), wodurch diese Legierungen für den Einsatz in Messgeräten geeignet sind.

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