Zmiany oporu w zależności od temperatury

Istnieją pewne materiały, głównie metale, takie jak srebro, miedź, aluminium, które mają wiele wolnych elektronów. Dlatego tego typu materiały mogą łatwo przeprowadzać prąd, co oznacza, że są najmniej oporne. Jednak opór właściwy tych materiałów silnie zależy od ich temperatury. Ogólnie metale oferują większy opór elektryczny, gdy temperatura wzrasta. Z drugiej strony opór oferowany przez niemetaliczne substancje zazwyczaj maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Jeśli weźmiemy kawałek czystego metalu i obniżymy jego temperaturę do 0oC za pomocą lodu, a następnie stopniowo podwyższymy jego temperaturę od 0oC do 100oC poprzez ogrzewanie.

Podczas podnoszenia temperatury, jeśli będziemy regularnie mierzyć opór, stwierdzimy, że opór elektryczny kawałka metalu stopniowo rośnie wraz z podnoszeniem temperatury. Jeśli narysujemy wykres zmian oporu w zależności od temperatury, czyli opór w funkcji temperatury, otrzymamy prostą linię, jak pokazano na poniższym rysunku. Jeśli ta prosta zostanie przedłużona poza oś oporów, przecina oś temperatur w pewnej temperaturze, – t0oC. Na podstawie wykresu jest jasne, że w tej temperaturze opór elektryczny metalu wynosi zero. Ta temperatura jest nazywana wywnioskowaną temperaturą zerowego oporu.
Chociaż praktycznie nie można osiągnąć zerowego oporu żadnej substancji. W rzeczywistości tempo zmian oporu w zależności od temperatury nie jest stałe w całym zakresie temperatur. Rzeczywisty wykres również został pokazany na poniższym rysunku.
Przyjmijmy, że R1 i R2 to zmierzone opory w temperaturach t1oC i t2oC odpowiednio. Wtedy możemy zapisać równanie poniżej,

Na podstawie powyższego równania możemy obliczyć opór dowolnego materiału przy różnych temperaturach. Przykładowo, jeśli zmierzymy opór metalu w temperaturze t1oC, który wynosi R1.
Jeśli znamy wywnioskowaną temperaturę zerowego oporu, czyli t0 tego konkretnego metalu, możemy łatwo obliczyć nieznany opór R2 w dowolnej temperaturze t2oC z powyższego równania.

Zmiany oporu w zależności od temperatury są często wykorzystywane do określania zmian temperatury dowolnej maszyny elektrycznej. Na przykład, w testach wzrostu temperatury transformatora, do określenia wzrostu temperatury cewki, stosowane jest powyższe równanie. Jest niemożliwe, aby uzyskać dostęp do cewki wewnątrz transformatora elektrycznego do pomiaru temperatury, ale mamy szczęście, że mamy wykres zmian oporu w zależności od temperatury. Po zmierzeniu oporu elektrycznego cewki zarówno na początku, jak i na końcu testu transformatora, możemy łatwo określić wzrost temperatury w cewce transformatora podczas testu.

20oC jest przyjętą standardową temperaturą odniesienia do podawania oporów. Oznacza to, że jeśli mówimy, że opór jakiejś substancji wynosi 20Ω, to oznacza, że ten opór został zmierzony w temperaturze 20oC.

Źródło: Electrical4u

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są wartego udostępniania, jesli istnieje naruszenie autorskich praw proszę o kontakt z celami usunięcia.