Температурный коэффициент сопротивления
Вы могли заметить, что в таблице удельных сопротивлений все значения указаны для температуры 20 ° C. Если вы подозревали, что это означает, что удельное сопротивление материала может изменяться в зависимости от температуры, вы были правы!
Значения сопротивления для проводников при любой температуре, отличной от стандартной (обычно указываемой на уровне 20 градусов Цельсия) в таблице удельного сопротивления, должны определяться по еще одной формуле:
Константа «альфа» (α) известна как температурный коэффициент сопротивления . и символизирует коэффициент изменения сопротивления на градус изменения температуры. Так же, как все материалы обладают определенным удельным сопротивлением (при 20 ° C), они также изменяются . сопротивление в зависимости от температуры на определенную величину. Для чистых металлов этот коэффициент является положительным числом, что означает, что сопротивление увеличивается . при повышении температуры. Для элементов углерода, кремния и германия этот коэффициент является отрицательным числом, что означает, что сопротивление уменьшается . при повышении температуры. Для некоторых металлических сплавов температурный коэффициент сопротивления очень близок к нулю, что означает, что сопротивление практически не изменяется при изменении температуры (хорошее свойство, если вы хотите построить прецизионный резистор из металлической проволоки!). В следующей таблице приведены температурные коэффициенты сопротивления для нескольких распространенных металлов, как чистых, так и легированных:
Температурные коэффициенты сопротивления при 20 градусах Цельсия
* =стальной сплав с содержанием железа 99,5% и углерода 0,5% тыс
Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как температура может повлиять на сопротивление провода и, как следствие, на характеристики схемы:
Эта схема имеет полное сопротивление проводов (провод 1 + провод 2) 30 Ом при стандартной температуре. Настроив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления получаем:
При 20 ° C мы получаем 12,5 В на нагрузке и 1,5 В (0,75 + 0,75) падаем на сопротивление провода. Если бы температура поднялась до 35 ° по Цельсию, мы могли бы легко определить изменение сопротивления для каждого куска проволоки. Предполагая использование медной проволоки (α =0,004041), получаем:
Пересчитав значения нашей схемы, мы увидим, какие изменения принесет это повышение температуры:
Как видите, в результате повышения температуры напряжение на нагрузке упало (с 12,5 до 12,42 В), а на проводах увеличилось (с 0,75 до 0,79 В). Хотя изменения могут показаться незначительными, они могут быть значительными для линий электропередач, протянувшихся на несколько километров между электростанциями и подстанциями, подстанциями и нагрузками. Фактически, электроэнергетические компании часто должны учитывать изменения сопротивления линии в результате сезонных колебаний температуры при расчете допустимой нагрузки системы.
ОБЗОР:
- Большинство проводящих материалов изменяют удельное сопротивление при изменении температуры. Вот почему значения удельного сопротивления всегда указываются для стандартной температуры (обычно 20 или 25 ° C).
- Коэффициент изменения сопротивления на градус Цельсия при изменении температуры называется температурным коэффициентом сопротивления . . Этот коэффициент представлен греческой строчной буквой «альфа» (α).
- Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с повышением температуры. Чистые металлы обычно имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Коэффициенты, близкие к нулю, могут быть получены путем легирования некоторых металлов.
- Отрицательный коэффициент для материала означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Полупроводниковые материалы (углерод, кремний, германий) обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты сопротивления.
- Формула, используемая для определения сопротивления проводника при температуре, отличной от указанной в таблице сопротивлений, выглядит следующим образом:
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:
- Таблица температурного коэффициента сопротивления.
Промышленные технологии