Πώς η θέρμανση επηρεάζει την τιμή αντίστασης

Ειδικός μεταλλική αντίσταση όταν θερμαίνεται, αυξάνεται ως αποτέλεσμα της αύξησης της ταχύτητας κίνησης των ατόμων στο υλικό του αγωγού με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αντίθετα, η αντίσταση των ηλεκτρολυτών και του άνθρακα μειώνεται όταν θερμαίνεται, γιατί στα υλικά αυτά, εκτός από την αύξηση της ταχύτητας κίνησης των ατόμων και των μορίων, αυξάνεται και ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων ανά μονάδα όγκου.

Μερικά κράματα με υψηλή αντίστασητων συστατικών τους μετάλλων, μετά βίας αλλάζουν την αντίσταση όταν θερμαίνονται (κονσταντάνη, μαγγανίνη κ.λπ.). Αυτό οφείλεται στην ακανόνιστη δομή των κραμάτων και στη μικρή μέση ελεύθερη διαδρομή των ηλεκτρονίων.

Μια τιμή που υποδεικνύει τη σχετική αύξηση της αντίστασης όταν το υλικό θερμαίνεται κατά 1 ° (ή μειώνεται όταν ψύχεται κατά 1 °) ονομάζεται συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας.

Εάν ο συντελεστής θερμοκρασίας συμβολίζεται με α, αντίσταση σε se=20Ο έως ρo, τότε όταν το υλικό θερμαίνεται στη θερμοκρασία t1, η αντίστασή του είναι p1 = ρo + αρo (t1 — έως) = ρo (1 + (α(t1 — προς ))

και κατά συνέπεια R1 = Ro (1 + (α(t1 — έως))

Ο συντελεστής θερμοκρασίας a για χαλκό, αλουμίνιο, βολφράμιο είναι 0,004 1 / βαθμό. Επομένως, όταν θερμαίνεται στους 100 °, η αντίστασή τους αυξάνεται κατά 40%. Για σίδηρο α = 0,006 1 / grad, για ορείχαλκο α = 0,002 1 / grad, για fehral α = 0,0001 1 / grad, για νικρώμα α = 0,0002 1 / grad, για σταθερά α = 0,00001 1 / grad α00 , για τον άνθρωπο. 1 / μοίρα. Ο άνθρακας και οι ηλεκτρολύτες έχουν αρνητικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας. Ο συντελεστής θερμοκρασίας για τους περισσότερους ηλεκτρολύτες είναι περίπου 0,02 1 / βαθμό.

Η ιδιότητα των συρμάτων να αλλάζουν την αντίστασή τους ανάλογα με τη θερμοκρασία χρησιμοποιούνται θερμόμετρα αντίστασης... Με τη μέτρηση της αντίστασης προσδιορίζεται με υπολογισμό η θερμοκρασία του περιβάλλοντος Χρησιμοποιούνται Constantan, μαγγανίνη και άλλα κράματα με πολύ χαμηλό συντελεστή αντίστασης για την κατασκευή παρακαμπτηρίων και πρόσθετων αντιστάσεων συσκευών μέτρησης.

Παράδειγμα 1. Πώς θα αλλάξει η αντίσταση το σύρμα σιδήρου Ro όταν θερμαίνεται στους 520 °; Συντελεστής θερμοκρασίας a σιδήρου 0,006 1 / deg. Σύμφωνα με τον τύπο R1 = Ro + Roα(t1 — to) = Ro + Ro 0,006 (520 — 20) = 4Ro, δηλαδή, η αντίσταση του σύρματος σιδήρου όταν θερμαίνεται κατά 520 ° θα αυξηθεί 4 φορές.

Παράδειγμα 2. Τα σύρματα αλουμινίου στους -20 ° έχουν αντίσταση 5 ohms. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η αντίστασή τους σε θερμοκρασία 30 °.

R2 = R1 — αR1 (t2 — t1) = 5 + 0,004 x 5 (30 — (-20)) = 6 ohms.

Η ιδιότητα των υλικών να αλλάζουν την ηλεκτρική τους αντίσταση όταν θερμαίνονται ή ψύχονται χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Έτσι, οι θερμοαντοχές, οι οποίες είναι σύρματα πλατίνας ή καθαρού νικελίου συντηγμένα σε χαλαζία, χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση θερμοκρασιών από -200 έως + 600 °.Τα RTD στερεάς κατάστασης με μεγάλο αρνητικό συντελεστή χρησιμοποιούνται για την ακριβή μέτρηση θερμοκρασιών σε μικρότερα εύρη.

Τα RTD ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας ονομάζονται θερμίστορ.

Τα θερμίστορ έχουν υψηλό αρνητικό συντελεστή αντίστασης θερμοκρασίας, δηλαδή όταν θερμαίνονται, η αντίστασή τους μειώνεται. Θερμίστορ κατασκευασμένα από οξείδια (οξειδωμένα) ημιαγώγιμα υλικά που αποτελούνται από μείγμα δύο ή τριών οξειδίων μετάλλων.Τα θερμίστορ χαλκού-μαγγανίου και κοβαλτίου-μαγγανίου είναι τα πιο διαδεδομένα. Τα τελευταία είναι πιο ευαίσθητα στη θερμοκρασία.