온도에 따른 저항 변화

은, 구리, 알루미늄과 같은 금속들은 많은 자유 전자를 가지고 있습니다. 따라서 이러한 재료들은 전류를 쉽게 전도할 수 있으며 저항이 낮습니다. 그러나 이러한 재료들의 비저항은 온도에 크게 의존합니다. 일반적으로 금속의 경우 온도가 상승하면 더 많은 전기 저항을 제공합니다. 반면 비금속 물질의 경우 일반적으로 온도가 상승함에 따라 저항이 감소합니다.

순수한 금속 조각을 가져와 빙하를 이용하여 온도를 0o로 만들고, 이를 서서히 0oC에서 100oC까지 가열합니다.

온도가 증가하는 동안 일정한 간격으로 저항을 측정하면, 금속 조각의 전기 저항이 온도가 상승함에 따라 점진적으로 증가함을 알 수 있습니다. 만약 온도에 따른 저항 변화 즉, 저항 대 온도 그래프를 그린다면 아래 그림과 같이 직선을 얻게 됩니다. 이 직선을 저항 축 뒤로 연장하면, 어떤 온도 -t0oC에서 온도 축을 잘라냅니다. 그래프에서 알 수 있듯이, 이 온도에서 금속의 전기 저항은 0이 됩니다. 이 온도는 추론된 영 저항 온도라고 합니다.
실제로 어떤 물질의 영 저항은 실제로 가능하지 않습니다. 실제로 온도에 따른 저항 변화율은 모든 온도 범위 내에서 일정하지 않습니다. 실제 그래프는 아래 그림에 표시되어 있습니다.
예를 들어 R1과 R2는 각각 온도 t1oC와 t2oC에서 측정된 저항입니다. 그러면 다음과 같은 방정식을 작성할 수 있습니다.

위의 방정식을 사용하여 다른 온도에서 어떤 물질의 저항을 계산할 수 있습니다. 예를 들어, t1oC에서 금속의 저항을 측정하고 이것이 R1이라고 가정해봅시다.
만약 특정 금속의 추론된 영 저항 온도, 즉 t0를 알고 있다면, 위의 방정식을 사용하여 임의의 온도 t2oC에서의 미지의 저항 R2를 쉽게 계산할 수 있습니다.

온도에 따른 저항 변화는 종종 전기 기계의 온도 변화를 결정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 변압기의 오일 및 와인딩 온도 상승 테스트에서 와인딩 온도 상승을 결정하기 위해 위의 방정식이 적용됩니다. 변압기의 전기력 변압기의 내부 와인딩에 접근하여 온도를 측정하는 것은 불가능하지만, 우리가 손에 온도에 따른 저항 변화 그래프가 있으므로, 변압기의 변압기 시험 운전의 시작과 끝에서 와인딩의 전기 저항을 측정한 후, 우리는 쉽게 시험 운전 중 변압기 와인딩의 온도 상승을 결정할 수 있습니다.

저항을 언급할 때 20oC는 표준 참조 온도로 채택되었습니다. 즉, 어떤 물질의 저항이 20Ω라고 말한다면, 이는 20oC에서 측정된 저항을 의미합니다.

출처: Electrical4u

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