Αλλαγή της Αντίστασης με τη Θερμοκρασία

Υπάρχουν κάποια υλικά, κυρίως μέταλλα, όπως το ασημί, το χάλυβα και το άλουμι, που διαθέτουν πολλούς ελεύθερους ηλεκτρόνες. Συνεπώς, αυτό το είδος υλικών μπορεί να διαχειρίζεται εύκολα την ροή ρεύματος, δηλαδή είναι λιγότερο αντιστατικά. Ωστόσο, η αντιστασιμότητα αυτών των υλικών εξαρτάται σημαντικά από τη θερμοκρασία τους. Γενικά, τα μέταλλα παρέχουν μεγαλύτερη ηλεκτρική αντίσταση όταν η θερμοκρασία αυξάνεται. Από την άλλη, η αντίσταση που παρέχεται από ένα μη μεταλλικό υλικό συνήθως μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Εάν πάρουμε ένα κομμάτι καθαρού μετάλλου και οδηγήσουμε τη θερμοκρασία του στα 0oC με τη βοήθεια πάγου και στη συνέχεια αυξήσουμε τη θερμοκρασία του σταδιακά από 0oC έως 100oC με θέρμανση.

Κατά την αύξηση της θερμοκρασίας, αν μετρήσουμε την αντίσταση σε σταθερά διαστήματα, θα βρούμε ότι η ηλεκτρική αντίσταση του κομματιού μετάλλου αυξάνεται σταδιακά με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εάν πλοτάρουμε την αλλαγή της αντίστασης με τη θερμοκρασία δηλαδή τη γραφική παράσταση αντίσταση-θερμοκρασία, θα πάρουμε μια ευθεία γραμμή όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Εάν αυτή η ευθεία γραμμή επεκταθεί πίσω από τον άξονα της αντίστασης, θα κόψει τον άξονα της θερμοκρασίας σε κάποια θερμοκρασία, – t0oC. Από το γράφημα είναι σαφές ότι, σε αυτή τη θερμοκρασία, η ηλεκτρική αντίσταση του μετάλλου γίνεται μηδέν. Αυτή η θερμοκρασία αναφέρεται ως επινοημένη θερμοκρασία μηδενικής αντίστασης.
Παρ' όλα αυτά, η μηδενική αντίσταση κάποιου υλικού δεν είναι πρακτικά δυνατή. Πραγματικά, η ταχύτητα αλλαγής της αντίστασης με τη θερμοκρασία δεν είναι σταθερή σε όλο το φάσμα θερμοκρασίας. Το πραγματικό γράφημα είναι επίσης δείκνυμενο στο παρακάτω σχήμα.
Ας υποθέσουμε ότι R1 και R2 είναι οι μετρημένες αντιστάσεις σε θερμοκρασία t1oC και t2oC αντίστοιχα. Τότε μπορούμε να γράψουμε την παρακάτω εξίσωση,

Με την παραπάνω εξίσωση μπορούμε να υπολογίσουμε την αντίσταση οποιουδήποτε υλικού σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Υποθέτουμε ότι έχουμε μετρήσει την αντίσταση ενός μετάλλου σε t1oC και αυτή είναι R1.
Εάν γνωρίζουμε την επινοημένη θερμοκρασία μηδενικής αντίστασης, δηλαδή t0 εκείνου του συγκεκριμένου μετάλλου, τότε μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε οποιαδήποτε άγνωστη αντίσταση R2 σε οποιαδήποτε θερμοκρασία t2oC από την παραπάνω εξίσωση.

Η αλλαγή της αντίστασης με τη θερμοκρασία χρησιμοποιείται συχνά για την καθορίστηκη της μεταβολής της θερμοκρασίας οποιουδήποτε ηλεκτρικού μηχανήματος. Για παράδειγμα, στη δοκιμή αύξησης θερμοκρασίας του μετατροπέα, για την καθορίστηκη της αύξησης της θερμοκρασίας του στρίψιμου, εφαρμόζεται η παραπάνω εξίσωση. Είναι αδύνατο να προσπελάσουμε το στρίψιμο μέσα σε έναν ηλεκτρικό μετατροπέα ρεύματος για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, αλλά είμαστε ευτυχείς που έχουμε το γράφημα της αλλαγής της αντίστασης με τη θερμοκρασία. Μετά τη μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης του στρίψιμου και στην αρχή και στο τέλος της δοκιμής του μετατροπέα, μπορούμε εύκολα να καθορίσουμε την αύξηση της θερμοκρασίας στο στρίψιμο κατά τη διάρκεια της δοκιμής.

Τα 20oC έχουν επιλεγεί ως πρότυπη αναφορική θερμοκρασία για την αναφορά της αντίστασης. Δηλαδή, εάν πούμε ότι η αντίσταση οποιουδήποτε υλικού είναι 20Ω, αυτό σημαίνει ότι αυτή η αντίσταση έχει μετρηθεί σε θερμοκρασία 20oC.

Πηγή: Electrical4u

Δήλωση: Σεβαστά το πρωτότυπο, καλά άρθρα αξίζει να μοιράζονται, εάν υπάρχει παραβίαση δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας επικοινωνήστε για διαγραφή.