Temperatuurkoeffisiënt van weerstand (Formule en voorbeelde)
Wat is die Temperatuurkoëffisiënt van Weerstand?
Die temperatuurkoëffisiënt van weerstand meet veranderinge in die elektriese weerstand van enige stof per graad van temperatuurverandering.
Laat ons 'n geleider neem met 'n weerstand van R0 by 0oC en Rt by toC, onderskeidelik.
Vanaf die vergelyking van weerstandvariasie met temperatuur, kry ons
Hierdie αo word die temperatuurkoëffisiënt van weerstand van daardie stof by 0oC genoem.
Uit die bo-vereenvoudigde vergelyking is dit duidelik dat die verandering in elektriese weerstand van enige stof as gevolg van temperatuur hoofsaaklik afhang van drie faktore –
die waarde van weerstand by die aanvanklike temperatuur,
die styging van temperatuur en
die temperatuurkoëffisiënt van weerstand αo.
Hierdie αo is verskillend vir verskillende materiale, so verskillende temperature is verskillend in verskillende materiale.
So is die temperatuurkoëffisiënt van weerstand by 0oC van enige stof die resiprook van daardie stof se geïnferseerde nulweerstandstemperatuur.
Tot dusver het ons die materiale bespreek wat 'n toename in weerstand met 'n toename in temperatuur ervaar. Daar is egter baie materiale waarvan die elektriese weerstand afneem met 'n afname in temperatuur.
Eintlik, in metaal, as die temperatuur styg, styg die ewekansige beweging van vry elektrone en interatomiese vibrasies binne die metaal, wat lei tot meer botsings.
Meer botsings weerstaan die gladde vloei van elektrone deur die metaal; daarom styg die weerstand van die metaal met die temperatuurstyg. So, ons beskou die temperatuurkoëffisiënt van weerstand as positief vir metaal.
Maar in halwegeleiers of ander nie-metaal, neem die aantal vry elektrone toe met 'n toename in temperatuur.
Omdat by 'n hoër temperatuur, as gevolg van voldoende warmte-energie wat aan die kristal gegee word, 'n aansienlike aantal kovalente bande breek, en dus meer vry elektrone geskep word.
Dit beteken dat as die temperatuur styg, 'n aansienlike aantal elektrone van die valensiebande na die geleidingsbande oor die verbode energiegap kruis.
Aangesien die aantal vry elektrone styg, neem die weerstand van hierdie tipe nie-metaalige stowwe af met 'n toename in temperatuur. Dus is die temperatuurkoëffisiënt van weerstand negatief vir nie-metaalige stowwe en halwegeleiers.
As daar amper geen verandering in weerstand met temperatuur is, kan ons die waarde van hierdie koëffisiënt as nul beskou. Die legering van constantan en manganin het 'n temperatuurkoëffisiënt van weerstand van naby nul.
Die waarde van hierdie koëffisiënt is nie konstant nie; dit hang af van die aanvanklike temperatuur waarop die toename in weerstand gebaseer is.
Wanneer die toename op 'n aanvanklike temperatuur van 0oC gebaseer is, is die waarde van hierdie koëffisiënt αo – wat niets anders is as die resiprook van die respektiewe geïnferseerde nulweerstandstemperatuur van die stof.
Maar by enige ander temperatuur, is die temperatuurkoëffisiënt van elektriese weerstand nie dieselfde as hierdie αo. Eintlik, vir enige materiaal, is die waarde van hierdie koëffisiënt maksimaal by 0oC temperatuur.
Sê die waarde van hierdie koëffisiënt van enige materiaal by enige toC is αt, dan kan sy waarde bepaal word deur die volgende vergelyking,
Die waarde van hierdie koëffisiënt by 'n temperatuur van t2oC in terme van dieselfde by t1oC word gegee as,
Oorsig van die Konsep van Temperatuurkoëffisiënt van Weerstand
Die elektriese weerstand van geleiders soos silwer, koper, goud, alumiunium, ens., hang af van die botsingsproses van elektrone binne die materiaal.
As die temperatuur styg, word hierdie elektronbotsingsproses vinniger, wat lei tot 'n toename in weerstand met die temperatuurstyg van die geleider. Die weerstand van geleiders styg gewoonlik met 'n toename in temperatuur.
As 'n geleider 'n weerstand R1 by t1oC
