Hőmérsékleti ellenállás együttható (Képlet és példák)
Mi a hőmérsékleti ellenállás együttható?
A hőmérsékleti ellenállás együttható méri bármely anyag elektromos ellenállásának változását fokonként a hőmérséklet változása során.
Vegyünk egy vezetőt, aminek az ellenállása R0 0oC-ban, és Rt toC-ban.
Az ellenállás változásának egyenlete a hőmérséklettel:
Ez az αo a hőmérsékleti ellenállás együtthatója annak az anyagnak 0oC-ban.
A fenti egyenlet alapján világos, hogy a elektromos ellenállás változása a hőmérséklet miatt főleg három tényezőtől függ –
az ellenállás értéke az eredeti hőmérsékleten,
a hőmérséklet emelkedése és
a hőmérsékleti ellenállás együtthatója αo.
Ez az αo különböző anyagoknál eltérő, így különböző hőmérsékleteknél is eltérőek lesznek.
Tehát a hőmérsékleti ellenállás együttható 0oC-ban bármely anyagnál a null ellenállású hőmérséklet reciprokát adja.
Addig beszéltünk arról, hogy a hőmérséklet növekedésével az ellenállás is növekszik. Azonban vannak olyan anyagok, amelyek elektromos ellenállása csökken a hőmérséklet csökkenésével.
Valójában a fémekben, ha a hőmérséklet növekszik, a szabad elektronok véletlenszerű mozgása és a fémben lévő atomok közötti rezgések növekszenek, ami több ütközést eredményez.
A több ütközés akadályozza a szabad elektronok sima áramlását a fémbe, tehát a fém ellenállása növekszik a hőmérséklet növekedésével. Ezért a hőmérsékleti ellenállás együtthatót pozitívnak tekintjük a fémek esetében.
De a szemiletvezetők vagy más nemfémek esetén a szabad elektronok száma növekszik a hőmérséklet növekedésével.
Mert magasabb hőmérsékleten, a kristályba nyújtott elegendő hőenergia hatására jelentős mennyiségű kovalens kötés megszakad, és így több szabad elektron keletkezik.
Ez azt jelenti, hogy ha a hőmérséklet növekszik, jelentős mennyiségű elektron lép át a konduktori sávba a valenciarendszerből, átlépve a tilos energiasugárkaput.
Mivel a szabad elektronok száma növekszik, a nemfémes anyagok ellenállása csökken a hőmérséklet növekedésével. Tehát a hőmérsékleti ellenállás együttható negatív a nemfémes anyagok és szemiletvezetők esetében.
Ha az ellenállás változása a hőmérséklettel körülbelül nulla, akkor az együttható értékét nullának tekinthetjük. A constantan és a mangánin összetevők hőmérsékleti ellenállás együtthatója majdnem nulla.
Az együttható értéke nem állandó, az eredeti hőmérséklettől függ, amelyre az ellenállás növekedése alapul.
Ha a növekedés alapja 0oC, akkor az együttható értéke αo – ami más, mint az adott anyag null ellenállású hőmérsékletének reciprokát adja.
Bármilyen más hőmérsékleten azonban az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója nem ugyanaz, mint ez az αo. Valójában bármilyen anyag esetében az együttható értéke a legnagyobb 0oC hőmérsékleten.
Tegyük fel, hogy az együttható értéke bármilyen anyagnál bármilyen toC-ban αt, akkor értékét a következő egyenlet alapján határozhatjuk meg,
Az együttható értéke t2oC hőmérsékleten azzal kifejezhető, hogy ugyanez a t1oC-ban:
A hőmérsékleti ellenállás együttható fogalmának áttekintése
A zink, arany, ezüst, alumínium stb. vezetők elektromos ellenállása a materialeken belüli elektronok ütközési folyamatától függ.
Ahogy a hőmérséklet növekszik, ez az elektronütközési folyamat gyorsabb lesz, ami a vezető ellenállásának növekedését eredményezi a hőmérséklet emelkedésével. Az ellenállás általában növekszik a hőmérséklet növekedésével.
Ha egy vezetőnek van R
