Коефициент на температурата на съпротивлението (Формула и примери)
Какво е температурният коефициент на съпротивлението?
Температурният коефициент на съпротивлението измерва промените в електрическото съпротивление на всяко вещество за градус повишение на температурата.
Нека вземем проводник със съпротивление R0 при 0oC и Rt при toC, съответно.
От уравнението за вариацията на съпротивлението с температурата, получаваме
Този αo се нарича температурен коефициент на съпротивлението на това вещество при 0oC.
От горното уравнение става ясно, че промяната в електрическото съпротивление на всеки материал поради температурата зависи от три фактора –
стойността на съпротивлението при началната температура,
покачването на температурата и
температурният коефициент на съпротивлението αo.
Този αo е различен за различни материали, така че различните температури са различни в различните материали.
Следователно, температурният коефициент на съпротивлението при 0oC на всеки материал е реципрочната стойност на нулевата температура на съпротивлението на този материал.
Досега обсъдихме материали, чието съпротивление се увеличава с покачването на температурата. Въпреки това, има много материали, чието електрическо съпротивление намалява с понижаването на температурата.
В действителност, в металите, ако температурата се увеличи, случаените движения на свободните електрони и междаатомните вибрации в металите се увеличават, което води до повече сблъсъци.
Повече сблъсъци създават по-голямо съпротивление на гладкия поток на електрони през метала; следователно, съпротивлението на метала се увеличава с покачването на температурата. Следователно, считаме, че температурният коефициент на съпротивлението е положителен за метали.
Но в полупроводници или други неметални вещества, броят на свободните електрони се увеличава с покачването на температурата.
Защото при по-висока температура, благодарение на достатъчната топлинна енергия, доставена на кристала, значителен брой ковалентни връзки се разкъсват, и съответно се създават повече свободни електрони.
Това означава, че ако температурата се увеличи, значителен брой електрони преминават от валентните зони в проводните зони, преодолявайки забранената енергийна щелина.
Тъй като броят на свободните електрони се увеличава, съпротивлението на този тип неметални вещества намалява с покачването на температурата. Следователно, температурният коефициент на съпротивлението е отрицателен за неметални вещества и полупроводници.
Ако няма почти никаква промяна в съпротивлението с температурата, можем да приемем стойността на този коефициент за нула. Легира от константан и манганин има температурен коефициент на съпротивлението, близък до нула.
Стойността на този коефициент не е постоянна; тя зависи от началната температура, върху която се базира увеличението на съпротивлението.
Когато увеличението е базирано на начална температура 0oC, стойността на този коефициент е αo – което нищо друго не е, освен реципрочната стойност на съответната нулева температура на съпротивлението на веществото.
Но при всяка друга температура, температурният коефициент на електрическото съпротивление не е същият като този αo. В действителност, за всеки материал, стойността на този коефициент е максимална при 0oC температура.
Да кажем, че стойността на този коефициент на всеки материал при всяка toC е αt, тогава нейната стойност може да бъде определена по следното уравнение,
Стойността на този коефициент при температура t2oC в термини на същия при t1oC е дадена като,
Преглед на концепцията за температурния коефициент на съпротивлението
Електрическото съпротивление на проводници като сребро, мед, злато, алуминий и др. зависи от процеса на сблъсъци на електрони в материалите.
Когато температурата се увеличава, този процес на сблъсъци на електрони става по-бърз, което води до увеличено съпротивление с повишаването на температурата на проводника. Съпротивлението на проводниците обикновено се увеличава с повишаването на температурата.
