تغير المقاومة مع درجة الحرارة

هناك بعض المواد، خاصة المعادن مثل الفضة والنحاس والألومنيوم، التي تحتوي على الكثير من الإلكترونات الحرة. لذا فإن هذا النوع من المواد يمكنه توصيل التيار الكهربائي بسهولة، مما يعني أنها الأقل مقاومة. ولكن الموثوقية لهذه المواد تعتمد بشكل كبير على درجة حرارتها. عمومًا، توفر المعادن المزيد من المقاومة الكهربائية عند زيادة درجة الحرارة. من ناحية أخرى، تقل المقاومة التي تقدمها المواد غير المعدنية عادةً مع زيادة درجة الحرارة.

إذا أخذنا قطعة من معدن خالص وجعلنا درجة حرارتها 0° باستخدام الجليد ثم زدنا درجة حرارتها تدريجيًا من 0°C إلى 100°C عن طريق تسخينها.

خلال زيادة درجة الحرارة، إذا قسنا المقاومة في فترات منتظمة، سنجد أن المقاومة الكهربائية للقطعة المعدنية تتزايد تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة. إذا رسمنا تباين المقاومة مع درجة الحرارة، أي رسم بياني للمقاومة مقابل درجة الحرارة، سنحصل على خط مستقيم كما هو موضح في الشكل أدناه. إذا تم تمديد هذا الخط المستقيم خلف محور المقاومة، سيقطع محور درجة الحرارة عند درجة حرارة معينة، – t0°C. من الرسم البياني يتضح أن المقاومة الكهربائية للمعدن تصبح صفرًا عند هذه درجة الحرارة. يتم الإشارة إلى هذه درجة الحرارة باسم درجة الحرارة الصفرية المحملة. رغم أن المقاومة الصفرية لأي مادة لا يمكن تحقيقها عمليًا. في الواقع، معدل تباين المقاومة مع درجة الحرارة ليس ثابتًا طوال نطاق درجات الحرارة. يظهر الرسم البياني الحقيقي أيضًا في الشكل أدناه.
لنفترض أن R1 و R2 هما المقاومات المقاسة عند درجة حرارة t1°C و t2°C على التوالي. ثم يمكننا كتابة المعادلة أدناه،

من خلال المعادلة أعلاه، يمكننا حساب مقاومة أي مادة عند درجات حرارة مختلفة. لنفترض أننا قسنا مقاومة معدن عند t1°C وهذا هو R1.
إذا كنا نعرف درجة الحرارة الصفرية المحملة، أي t0 لهذا المعدن المحدد، فيمكننا بسهولة حساب أي مقاومة غير معروفة R2 عند أي درجة حرارة t2°C من خلال المعادلة أعلاه.

يُستخدم تباين المقاومة مع درجة الحرارة غالبًا لتحديد تغير درجة الحرارة لأي جهاز كهربائي. على سبيل المثال، في اختبار ارتفاع درجة حرارة المحول، لتحديد ارتفاع درجة حرارة اللفائف، يتم تطبيق المعادلة أعلاه. من المستحيل الوصول إلى اللفائف داخل نظام العزل في محول الطاقة الكهربائي لقياس درجة الحرارة ولكننا محظوظون بما فيه الكفاية لأن لدينا رسم بياني لتباين المقاومة مع درجة الحرارة بين أيدينا. بعد قياس المقاومة الكهربائية لللفائف في بداية ونهاية اختبار التشغيل لـ المحول، يمكننا بسهولة تحديد ارتفاع درجة الحرارة في لفائف المحول أثناء اختبار التشغيل.

تم اختيار 20°C كدرجة حرارة مرجعية قياسية لذكر المقاومة. هذا يعني أنه إذا قلنا أن مقاومة أي مادة هي 20Ω، فهذا يعني أن هذه المقاومة تم قياسها عند درجة حرارة 20°C.

المصدر: Electrical4u

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للنشر، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.