तापमान गुणांक प्रतिरोध (सूत्र और उदाहरण)
ताप गुणांक क्या है?
ताप गुणांक किसी पदार्थ के विद्युत प्रतिरोध में प्रति तापमान डिग्री में होने वाले परिवर्तन को मापता है।
आइए 0oC पर R0 और toC पर Rt प्रतिरोध वाले एक चालक को लें।
तापमान के साथ प्रतिरोध के परिवर्तन के समीकरण से, हम प्राप्त करते हैं
यह αo 0oC पर उस पदार्थ का ताप गुणांक कहलाता है।
उपरोक्त समीकरण से स्पष्ट है कि किसी पदार्थ के विद्युत प्रतिरोध में तापमान के कारण होने वाले परिवर्तन को तीन घटकों पर निर्भर करता है –
प्रारंभिक तापमान पर प्रतिरोध का मान,
तापमान की वृद्धि और
ताप गुणांक αo।
यह αo विभिन्न पदार्थों के लिए अलग-अलग होता है, इसलिए विभिन्न पदार्थों में तापमान अलग-अलग होता है।
इसलिए 0oC पर किसी पदार्थ का ताप गुणांक उस पदार्थ के अनुमानित शून्य प्रतिरोध तापमान के व्युत्क्रम के बराबर होता है।
अब तक, हमने उन सामग्रियों के बारे में चर्चा की है जिनका प्रतिरोध तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है, फिर भी, ऐसे कई सामग्रियाँ हैं जिनका विद्युत प्रतिरोध तापमान में कमी के साथ कम हो जाता है।
वास्तव में, धातुओं में, यदि तापमान बढ़ता है, तो आंतरिक इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति और धातु के अंदर अणुओं की दोलन बढ़ती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक टकराव होता है।
अधिक टकराव धातु के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के निर्विघ्न प्रवाह को रोकता है; इसलिए धातु का प्रतिरोध तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। इसलिए, हम धातु के लिए ताप गुणांक को धनात्मक मानते हैं।
लेकिन अर्धचालक या अन्य गैर-धातुओं में, तापमान में वृद्धि के साथ स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है।
क्योंकि उच्च तापमान पर, विद्युत ऊर्जा की पर्याप्त आपूर्ति के कारण, एक महत्वपूर्ण संख्या में आंशिक बंध टूट जाते हैं, और इसलिए अधिक स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन बनते हैं।
यह इस अर्थ में है कि यदि तापमान बढ़ता है, तो एक महत्वपूर्ण संख्या में इलेक्ट्रॉन विधुत बंद ऊर्जा अंतराल को पार करके वैलेंस बैंड से चालन बैंड में आ जाते हैं।
जैसे-जैसे स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है, इस प्रकार के गैर-धातु तापमान में वृद्धि के साथ अपना प्रतिरोध कम करते हैं। इसलिए गैर-धातु और अर्धचालक पदार्थों के लिए ताप गुणांक ऋणात्मक होता है।
यदि तापमान के साथ प्रतिरोध में लगभग कोई परिवर्तन नहीं होता, तो हम इस गुणांक का मान शून्य मान सकते हैं। कोन्स्टेंटन और मंगनिन के मिश्रण का ताप गुणांक लगभग शून्य होता है।
यह गुणांक का मान स्थिर नहीं होता; इस पर प्रारंभिक तापमान निर्भर करता है, जिस पर प्रतिरोध की वृद्धि का आधार होता है।
जब वृद्धि 0oC के प्रारंभिक तापमान पर आधारित होती है, तो इस गुणांक का मान αo होता है - जो किसी पदार्थ के अनुमानित शून्य प्रतिरोध तापमान के व्युत्क्रम के बराबर होता है।
लेकिन किसी अन्य तापमान पर, विद्युत प्रतिरोध का ताप गुणांक इस αo के समान नहीं होता। वास्तव में, किसी भी सामग्री के लिए यह गुणांक 0oC तापमान पर अधिकतम होता है।
किसी सामग्री का गुणांक किसी भी toC पर αt हो, तो इसका मान निम्नलिखित समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है,
t2oC तापमान पर इस गुणांक का मान t1oC तापमान पर इसके रूप में दिया जाता है,
ताप गुणांक की अवधारण
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