Hőmérséklet változásának hatása az ellenállásra

Vannak olyan anyagok, főleg fémdarabok, mint ezüst, réz, alumínium, amelyeknek sok szabad elektront tartozik. Ezért ezek az anyagok könnyen át tudják vezetni az áramot, ami azt jelenti, hogy a legkevésbé ellenállóak. De a ellenállásosság ezeknél nagyban függ a hőmérséklettől. Általánosságban a fémek több elektromos ellenállást nyújtanak, ha a hőmérséklet növekszik. Ugyanakkor a nemfémek általában csökkenő ellenállást mutatnak a hőmérséklet növekedésével.

Ha egy tiszta fém darabot veszünk, és a hőmérsékletét 0-ra hűtjük jég segítségével, majd fokrátán növeljük a hőmérsékletét 0-tól 100 fok Celsiusig melegenítve.

A hőmérséklet növekedése során, ha rendszeresen mérjük az ellenállását, azt találjuk, hogy a fém darab elektromos ellenállása a hőmérséklet növekedésével együtt növekszik. Ha megalkotjuk a ellenállás változásának a hőmérséklettel való kapcsolatát, azaz az ellenállás-hőmérséklet grafikonon, egy egyenes vonalat kapunk, ahogy az alábbi ábrán látható. Ha ezt az egyenes vonalat a hőmérséklet tengely mögé terjesztjük, akkor a hőmérséklet tengelyt egy adott hőmérséklen, -t0oC-ban metszi. A grafikonnak megfelelően, ennél a hőmérsékletnél a fém elektromos ellenállása nulla. Ez a hőmérséklet az eltávolított nulla ellenállás hőmérsékleteként említik.
Bár bármilyen anyagnak gyakorlatilag nem lehet nulla ellenállása. Valójában az ellenállás változásának a hőmérséklettel való kapcsolata nem állandó a teljes hőmérsékleti tartományban. Az aktuális grafikon is látható az alábbi ábrán.
Tegyük fel, hogy R1 és R2 a mért ellenállások a t1oC és t2oC hőmérsékleten. Ekkor a következő egyenletet írhatjuk fel:

A fenti egyenletből kiszámíthatjuk bármely anyag ellenállását különböző hőmérsékleten. Tegyük fel, hogy megmértük egy fém ellenállását t1oC hőmérsékleten, és ez R1.
Ha ismerjük a fém eltávolított nulla ellenállás hőmérsékletét, azaz t0-t, akkor könnyen kiszámíthatjuk bármely ismeretlen R2 ellenállást t2oC hőmérsékleten a fenti egyenlet alapján.

Az ellenállás változása a hőmérséklettel gyakran használatos bármely elektromos gép hőmérsékleti változásának meghatározására. Például, a transzformátor olaj és tekercs hőmérsékleti emelkedési tesztje során, a tekercs hőmérsékleti emelkedésének meghatározásához a fenti egyenletet alkalmazzák. Lehetetlen a transzformátor izolációs rendszerének belső részére hozzáférni a hőmérséklet mérése érdekében, de szerencsére van egy ellenállás változásának a hőmérséklettel való kapcsolatának grafikonja a kezünkben. A elektromos erőművek transzformátorai tekercsének elektromos ellenállásának mérése a teszt futtatás elején és végén után, könnyen meghatározhatjuk a transzformátor tekercsének hőmérsékleti emelkedését a teszt futtatása során.

A 20oC hőmérsékletet standard referencia hőmérsékletként használják az ellenállás megadásához. Ez azt jelenti, hogy ha azt mondjuk, hogy egy anyag ellenállása 20Ω, akkor ezt az ellenállást 20oC hőmérsékleten mérték.

Forrás: Electrical4u

Kijelentés: Tiszteletben tartsa az eredeti cikket, a jó cikkek megosztásra érdemesek, ha sértést okoz, lépjen kapcsolatba a törléséhez.