Как сопротивление зависит от температуры
Многие металлы, например, такие как медь, алюминий, серебро обладают свойством проводимости электрического тока за счет наличия в их структуре свободных электронов. Также, металлы имеют некоторое сопротивление току, и у каждого оно свое. Сопротивление металла сильно зависит от его температуры.
Понять, как зависит сопротивление металла от температуры можно, если увеличивать температуру проводника, к примеру, на участке от 0 до t2 °С. С увеличением температуры проводника, его сопротивление также увеличивается. Причем эта зависимость имеет практически линейный характер.
С физической точки зрения увеличение сопротивления с ростом температуры можно объяснить увеличением амплитуды колебаний узлов кристаллической решетки, что в свою очередь затрудняет прохождение электронов, то есть увеличивается сопротивление электрическому току.
Глядя на график можно увидеть, что при t1 металл имеет сопротивление намного меньше, чем, например при t2. При дальнейшем снижении температуры можно прийти в точку t0, где сопротивление проводника будет практически равно нулю. Конечно, его сопротивление равно нулю быть не может, а лишь стремится к нему. В этой точке проводник становится сверхпроводником. Сверхпроводники используются в сильных магнитах в качестве обмотки. На практике данная точка лежит намного дальше, в районе абсолютного нуля, и определить её по данному графику невозможно.
Для данного графика можно записать уравнение
Воспользовавшись данным уравнением можно найти сопротивление проводника при любой температуре. Здесь нам понадобиться точка t0 полученная ранее на графике. Зная значение температуры в этой точке для конкретного материала, и температуры t1 и t2 можем найти сопротивления.
Изменение сопротивления с температурой используется в любой электрической машине, где прямой доступ к обмотке невозможен. К примеру, в асинхронном двигателе достаточно знать сопротивление статора в начальный момент времени и в момент, когда двигатель работает. Путём несложных расчётов, можно определить температуру двигателя, что на производстве делается в автоматическом режиме.
Как зависит сопротивление металлов от температуры?
С ростом температуры сопротивление металов растет. Это связано в основном с увеличением амплитуды тепловых колебаний кристаллической решетки и, как следствие, более высокой степенью ее (решетки) взаимодействия с электронным газом. С понижением температуры — ситуация обратная.
P.S. Большая просьба: закрывайте свои вопросы. Я не прошу выбрать мой ответ, я прошу выбрать любой, НО ВЫБРАТЬ.
Остальные ответы
При уменьшении температуры — уменьшается. И наоборот. .
прямая зависимость. Т.е. температура растёт — сопротивление увеличивается.
С ростом температуры растет сопротивление, с понижением — уменьшается
Металлы принципально делятся на две БОЛДЬШИЕ группы:
— Проводники
— Полупроводники
Дак вот проводники, как уже сказали, с увеличением температуры проводники увеличивают свое удельное сопртивление. Полупроводники же напротив видут себя диаметрально противоположно, то есть с увеличением температуры снижают свое удельное сопротивление, а при снижении температуры увеличивают.
Как влияет нагрев на величину сопротивления
Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается в результате увеличения скорости движения атомов в материале проводника с возрастанием температуры. Удельное сопротивление электролитов и угля при нагревании, наоборот, уменьшается, так как у этих материалов, кроме увеличения скорости движения атомов и молекул, возрастает число свободных электронов и ионов в единице объема.
Некоторые сплавы, обладающие большим удельным сопротивлением, чем составляющие их металлы, почти не меняют удельного сопротивления с нагревом (константан, манганин и др.). Это объясняется неправильной структурой сплавов и малым средним временем свободного пробега электронов.
Величина, показывающая относительное увеличение сопротивления при нагреве материала на 1° (или уменьшение при охлаждении на 1°), называется температурным коэффициентом сопротивления .
Если температурный коэффициент обозначить через α , удельное сопротивление при to =20 о через ρ o , то при нагреве материала до температуры t1 его удельное сопротивление p1 = ρ o + αρ o (t1 — to) = ρ o(1 + ( α (t1 — to))
и соответственно R1 = Ro (1 + ( α (t1 — to))
Температурный коэффициент а для меди, алюминия, вольфрама равен 0,004 1/град. Поэтому при нагреве на 100° их сопротивление возрастает на 40%. Для железа α = 0,006 1/град, для латуни α = 0,002 1/град, для фехрали α = 0,0001 1/град, для нихрома α = 0,0002 1/град, для константана α = 0,00001 1/град, для манганина α = 0,00004 1/град. Уголь и электролиты имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Температурный коэффициент для большинства электролитов равен примерно 0,02 1/град.
Свойство проводников изменять свое сопротивления в зависимости от температуры используется в термометрах сопротивления . Измеряя сопротивление, определяют расчетным путем окружающую температуру.Константан, манганин и другие сплавы, имеющие очень небольшой температурный коэффициент сопротивления применяют для изготовления шунтов и добавочных сопротивлений к измерительным приборам.
Пример 1. Как изменится сопротивление Ro железной проволоки при нагреве ее на 520°? Температурный коэффициент а железа 0,006 1/град. По формуле R1 = Ro + Ro α (t1 — to) = Ro + Ro 0,006 ( 520 — 20 ) = 4 Ro , то есть сопротивление железной проволоки при нагреве ее на 520° возрастет в 4 раза.
Пример 2. Алюминиевые провода при температуре -20° имеют сопротивление 5 ом. Необходимо определить их сопротивление при температуре 30°.
R2 = R1 — α R1 (t2 — t1) = 5 + 0 , 004 х 5 (30 — (-20)) = 6 ом.
Свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление при нагреве или охлаждении используется для измерения температур. Так, термосопротивления , представляющие собой проволоку из платины или чистого никеля, вплавленные в кварц, применяются для измерения температур от -200 до +600°. Полупроводниковые термосопротивления с большим отрицательным коэффициентом применяются для точного определения температур в более узких диапазонах.
Полупроводниковые термосопротивления, применяемые для измерения температур называют термисторами .
Термисторы имеют высокий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть при нагреве их сопротивление уменьшается. Термисторы выполняют из оксидных (подвергнутых окислению) полупроводниковых материалов, состоящих из смеси двух или трех окислов металлов. Наибольшее распространение имеют медно-марганцевые и кобальто-марганцевые термисторы. Последние более чувствительны к температуре.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
При нагревании проводника мы наблюдаем зависимость электрического сопротивления от температуры. Изменение температуры проводника вызывает изменение его сопротивления.
С одной стороны, повышение температуры проводника вызывает увеличение числа столкновений электронов с молекулами, благодаря чему уменьшается средняя скорость движения электронов в проводнике, т. е. при том же напряжении уменьшается ток. Следовательно, увеличение температуры может привести к увеличению сопротивления.
С другой стороны, повышение температуры может привести к возрастанию числа свободных электронов и ионов в единице объема проводника. Это обстоятельство способствует увеличению тока. Следовательно, повышение температуры может привести к уменьшению сопротивления проводника.
В зависимости от преобладания той или иной причины с увеличением температуры сопротивление проводника может или увеличиваться (металлы), или уменьшаться (электролиты, уголь), или оставаться практически неизменным (сплавы — манганин, константан).
С достаточной точностью в пределах от 0 до 100° С относительное приращение сопротивления металлических проводников можно считать пропорциональным изменению температуры, т. е.: 
где:
альфа — температурный коэффициент сопротивления, равный относительному изменению сопротивления проводника при повышении температуры на 1° С;
t — разность температур (T 2 — T 1 )
R 0 — сопротивление, соответствующее начальной температуре T 1
R — сопротивление, соответствующее температуре после нагрева T 2
Значение температурного коэффициента сопротивления некоторых проводников указано в таблице.
Температурный коэффициент сопротивления химически чистых металлов близок к 0,004 1/С, т. е. при изменении температуры на 1° С их сопротивление изменяется на 0,4%. У некоторых сплавов (константан, манганин) температурный коэффициент сопротивления очень мал, наряду с этим указанные сплавы обладают относительно большим удельным сопротивлением. По этим причинам они используются для изготовления образцовых мер сопротивления, магазинов сопротивления, применяются для изготовления шунтов и добавочных сопротивлений к из-мерительным приборам и т. д.
Уголь и электролиты имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления.
Рекомендуем прочитать:
- Сопротивление проводов
- ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
- Источники бесперебойного питания. Виды, особенности работы, выбор.
- РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА