تغییر مقاومت با تغییر دما

برخی مواد، عمدتا فلزات مانند نقره، مس و آلومینیوم، دارای الکترون‌های آزاد زیادی هستند. بنابراین این نوع مواد می‌توانند به راحتی جریان الکتریکی را منتقل کنند که به معنای مقاومت کم آنها است. اما مقاومت خاص این مواد بسیار به دمای آنها وابسته است. عموماً فلزات با افزایش دما مقاومت الکتریکی بیشتری ارائه می‌دهند. از طرف دیگر، مقاومت ارائه شده توسط مواد غیرفلزی معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد.

اگر قطعه‌ای از فلز خالص را در نظر بگیریم و دمای آن را با استفاده از یخ به صفر درجه سانتیگراد برسانیم و سپس دمای آن را به تدریج از صفر درجه سانتیگراد به صد درجه سانتیگراد افزایش دهیم.

در حین افزایش دما، اگر مقاومت آن را در فواصل منظم اندازه‌گیری کنیم، خواهیم دید که مقاومت الکتریکی قطعه فلزی به تدریج با افزایش دما افزایش می‌یابد. اگر تغییر مقاومت با دما یعنی نمودار مقاومت بر حسب دما را رسم کنیم، خط مستقیمی مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است، خواهیم داشت. اگر این خط مستقیم را پشت محور مقاومت تمدید کنیم، در دمایی مانند – t0oC محور دما را قطع می‌کند. از نمودار مشخص است که در این دما، مقاومت الکتریکی فلز صفر می‌شود. این دما به عنوان دمای صفر مقاومت استنتاجی شناخته می‌شود.
هرچند که صفر شدن مقاومت هر ماده‌ای در عمل ممکن نیست. در واقع، نرخ تغییر مقاومت با دما در تمام محدوده دما ثابت نیست. نمودار واقعی نیز در شکل زیر نشان داده شده است.
فرض کنید R1 و R2 مقاومت‌های اندازه‌گیری شده در دماهای t1oC و t2oC به ترتیب هستند. پس می‌توانیم رابطه زیر را بنویسیم،

از این رابطه می‌توانیم مقاومت هر ماده‌ای را در دماهای مختلف محاسبه کنیم. فرض کنید مقاومت یک فلز را در دمای t1oC اندازه‌گیری کرده‌ایم و این مقاومت R1 است.
اگر دمای صفر مقاومت استنتاجی یعنی t0 آن فلز خاص را می‌دانیم، می‌توانیم به راحتی مقاومت نامعلوم R2 را در هر دمای t2oC از این رابطه محاسبه کنیم.

تغییر مقاومت با دما اغلب برای تعیین تغییر دما در هر ماشین الکتریکی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در آزمون افزایش دما در ترانسفورماتور، برای تعیین افزایش دمای پیچه‌ها، این رابطه استفاده می‌شود. این امکان وجود ندارد که به داخل پیچه‌های ترانسفورماتور دسترسی داشته باشیم تا دمای آنها را اندازه‌گیری کنیم، اما خوشبختانه نمودار تغییر مقاومت با دما در دست داریم. بعد از اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی پیچه‌ها هم در ابتدا و هم در انتهای آزمون ترانسفورماتور، می‌توانیم به راحتی افزایش دمای پیچه‌های ترانسفورماتور را در طول آزمون تعیین کنیم.

دمای ۲۰oC به عنوان دمای مرجع استاندارد برای ذکر مقاومت انتخاب شده است. به این معنی که اگر بگوییم مقاومت هر ماده‌ای ۲۰Ω است، این به معنای این است که این مقاومت در دمای ۲۰oC اندازه‌گیری شده است.

منبع: Electrical4u

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که شایسته به اشتراک گذاشتن هستند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.