Widerstandsänderung mit der Temperatur
Es gibt einige Materialien, hauptsächlich Metalle, wie Silber, Kupfer und Aluminium, die viele freie Elektronen haben. Daher können diese Materialien Strom leicht leiten, was bedeutet, dass sie wenig Widerstand bieten. Der spezifische Widerstand dieser Materialien hängt jedoch stark von ihrer Temperatur ab. Im Allgemeinen bieten Metalle bei steigender Temperatur mehr elektrischen Widerstand. Andererseits nimmt der Widerstand, den nichtmetallische Substanzen bieten, in der Regel mit steigender Temperatur ab.
Wenn wir ein Stück reinen Metalls nehmen und seine Temperatur durch Eis auf 0°C senken und dann die Temperatur allmählich von 0°C auf 100°C erhöhen.
Während der Erhöhung der Temperatur, wenn wir den Widerstand in regelmäßigen Abständen messen, stellen wir fest, dass der elektrische Widerstand des Metallstücks mit steigender Temperatur zunimmt. Wenn wir die Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur auftragen, d.h. den Widerstand-Temperatur-Graph, erhalten wir eine gerade Linie, wie in der Abbildung unten gezeigt. Wenn diese Gerade hinter der Widerstandsachse verlängert wird, schneidet sie die Temperaturachse bei einer bestimmten Temperatur, – t0°C. Aus dem Graphen ist klar, dass bei dieser Temperatur der elektrische Widerstand des Metalls null wird. Diese Temperatur wird als extrapolierte Null-Widerstand-Temperatur bezeichnet.
Obwohl ein Null-Widerstand für jedes Material praktisch nicht möglich ist, ist die Rate der Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur nicht konstant über den gesamten Temperaturbereich. Der tatsächliche Graph ist ebenfalls in der Abbildung unten gezeigt.
Nehmen wir an, R1 und R2 sind die gemessenen Widerstände bei Temperaturen t1°C und t2°C. Dann können wir die folgende Gleichung aufstellen,
Mit der obigen Gleichung können wir den Widerstand eines Materials bei verschiedenen Temperaturen berechnen. Angenommen, wir haben den Widerstand eines Metalls bei t1°C gemessen, und dieser ist R1.
Wenn wir die extrapolierte Null-Widerstand-Temperatur, also t0 dieses speziellen Metalls kennen, können wir leicht jeden unbekannten Widerstand R2 bei jeder Temperatur t2°C mit der obigen Gleichung berechnen.
Die Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur wird oft zur Bestimmung der Temperaturänderung von elektrischen Maschinen verwendet. Zum Beispiel wird bei der Temperaturerhöhungsprüfung von Transformatoren, um die Temperaturerhöhung der Wicklung zu bestimmen, die obige Gleichung angewendet. Es ist unmöglich, die Wicklung innerhalb der Isolationssysteme eines Stromtransformators direkt zu erreichen, um die Temperatur zu messen, aber wir sind glücklicherweise in der Lage, die Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur zu nutzen. Nachdem wir den elektrischen Widerstand der Wicklung sowohl am Anfang als auch am Ende des Testlaufs des Transformators gemessen haben, können wir die Temperaturerhöhung in der Transformatorwicklung während des Testlaufs leicht bestimmen.
20°C wird als Standardreferenztemperatur für die Angabe des Widerstands verwendet. Das bedeutet, wenn wir sagen, der Widerstand eines Stoffes beträgt 20Ω, so wurde dieser Widerstand bei einer Temperatur von 20°C gemessen.
Quelle: Electrical4u
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