Vastusvastuksen lämpökerroin (kaava ja esimerkit)
Mikä on vastusasteikon lämpökerroin?
Vastusasteikon lämpökerroin mittailee mikä tahansa aineen sähköisen vastuksen muutosta jokaisella lämpötilan muuttumisasteella.
Otetaan johtaja, jonka vastus on R0 0oC:ssa ja Rt toC:ssa.
Lämpötilan vaikutuksesta vastukseen saamme yhtälön
Tämä αo on kyseisen aineen vastusasteikon lämpökerroin 0oC:ssa.
Yllä olevasta yhtälöstä on selvää, että mikä tahansa aineen sähköisen vastuksen muutos lämpötilan vuoksi riippuu pääasiassa kolmesta tekijästä –
vastus alkuperäisessä lämpötilassa,
lämpötilan nousu ja
vastusasteikon lämpökerroin αo.
Tämä αo on erilainen eri materiaaleilla, joten eri lämpötilat ovat erilaisia eri materiaaleissa.
Joten mikä tahansa aineen vastusasteikon lämpökerroin 0oC:ssa on käänteinen suhde kyseisen aineen nollavastustilaan liittyvään pääteltyyn lämpötilaan.
Olemme tähän mennessä käsitelleet aineita, joiden vastus kasvaa lämpötilan nousun myötä. Kuitenkin on olemassa monia aineita, joiden sähköinen vastus pienenee lämpötilan laskun myötä.
Itse asiassa metallissa, jos lämpötila nousee, vapaiden elektronien satunnaisliike ja atomin välinen värähtely metallin sisällä lisääntyvät, mikä johtaa enemmän törmäyksiin.
Enemmän törmäyksiä estää elektronien sujuva virtaus metallin läpi; siksi metallin vastus kasvaa lämpötilan nousun myötä. Siksi pidämme vastusasteikon lämpökertoimen positiivisena metallille.
Mutta puolijuoksujen tai muiden metallien tapauksessa vapaiden elektronien määrä kasvaa lämpötilan nousun myötä.
Koska korkeammassa lämpötilassa, riittävässä lämmönenergian toiminnassa, merkittävä määrä koventavia siteitä murtuu, ja siksi luodaan enemmän vapaita elekronia.
Tämä tarkoittaa, että kun lämpötila nousee, merkittävä määrä elektronia siirtyy johtavalle vyöhykkeelle valenttivyöhykeltä ylittämällä kielletyn energiasen.
Kun vapaiden elektronien määrä kasvaa, tämänkaltaisen ei-metallisen aineen vastus pienenee lämpötilan nousun myötä. Siksi vastusasteikon lämpökerroin on negatiivinen ei-metallisille aineille ja puolijuoksujen käsittelyssä.
Jos vastusta ei muuteta lämpötilan myötä, voimme pitää tämän kerroin arvon nollana. Manganinin ja constantanin seoksella on lähes nolla vastusasteikon lämpökerroin.
Tämän kertoimen arvo ei ole vakio; se riippuu alkulämpötilasta, johon vastuksen kasvu perustuu.
Kun kasvu perustuu 0oC:n alkulämpötilaan, tämän kertoimen arvo on αo – joka ei ole muuta kuin kyseisen aineen nollavastustilaan liittyvän päätellyn lämpötilan käänteinen suhde.
Mutta missä tahansa muussa lämpötilassa, sähköisen vastuksen lämpökerroin ei ole sama kuin tämä αo. Itse asiassa jokaiselle aineelle tämän kertoimen arvo on maksimi 0oC:ssa.
Sanotaan, että jokin aineen lämpökerroin missä tahansa toC:ssa on αt, sen arvo voidaan määrittää seuraavan yhtälön avulla,
Tämän kertoimen arvo lämpötilassa t2oC:ssa ilmaistaan samalla tavalla kuin t1oC:ssa annettuna,
Vastusasteikon lämpökerroin käsitteen katsaus
Johtajien, kuten hopean, kuparin, kultaa, alumiinin ja niiden kaltaisten, sähköinen vastus riippuu elektronien törmäysprosessista aineen sisällä.
Kun lämpötila nousee, tämä elektronitörmäysprosessi nopeutuu, mikä johtaa vastuksen kasvuun johtajan lämpötilan nousun myötä. Vastus johtajilla yleensä kasvaa lämpötilan nousun myötä.
Jos johtajalla on R1 vastus t1
