Coefficiente di temperatura della resistenza (formula ed esempi)
Cosa è il Coefficiente di Resistenza Termica?
Il coefficiente di resistenza termica misura le variazioni della resistenza elettrica di una qualsiasi sostanza per grado di variazione di temperatura.
Prendiamo un conduttore con una resistenza R0 a 0oC e Rt a toC, rispettivamente.
Dall'equazione della variazione della resistenza con la temperatura, otteniamo
Questo αo è chiamato coefficiente di resistenza termica di quella sostanza a 0oC.
Dall'equazione sopra, è chiaro che la variazione della resistenza elettrica di qualsiasi sostanza a causa della temperatura dipende principalmente da tre fattori –
il valore della resistenza alla temperatura iniziale,
l'aumento della temperatura e
il coefficiente di resistenza termica αo.
Questo αo è diverso per materiali diversi, quindi le temperature sono diverse in materiali diversi.
Quindi il coefficiente di resistenza termica a 0oC di qualsiasi sostanza è il reciproco della temperatura di resistenza zero inferita di quella sostanza.
Fino ad ora, abbiamo discusso i materiali la cui resistenza aumenta con l'aumento della temperatura. Tuttavia, ci sono molti materiali la cui resistenza elettrica diminuisce con la diminuzione della temperatura.
In effetti, nei metalli, se la temperatura aumenta, il movimento casuale degli elettroni liberi e la vibrazione interatomica all'interno del metallo aumentano, causando più collisioni.
Più collisioni ostacolano il flusso regolare degli elettroni attraverso il metallo; quindi la resistenza del metallo aumenta con l'aumento della temperatura. Pertanto, consideriamo il coefficiente di resistenza termica come positivo per i metalli.
Ma nei semiconduttori o altri non metalli, il numero di elettroni liberi aumenta con l'aumento della temperatura.
Infatti, a una temperatura più alta, a causa dell'energia termica sufficiente fornita al cristallo, un numero significativo di legami covalenti si rompe, creando così più elettroni liberi.
Ciò significa che se la temperatura aumenta, un numero significativo di elettroni passa dalle bande di valenza alle bande di conduzione superando la forbice di energia proibita.
Poiché il numero di elettroni liberi aumenta, la resistenza di questo tipo di sostanza non metallica diminuisce con l'aumento della temperatura. Quindi il coefficiente di resistenza termica è negativo per le sostanze non metalliche e i semiconduttori.
Se non c'è praticamente alcun cambiamento di resistenza con la temperatura, possiamo considerare il valore di questo coefficiente come zero. L'lega di constantan e manganin ha un coefficiente di resistenza termica quasi nullo.
Il valore di questo coefficiente non è costante; dipende dalla temperatura iniziale su cui si basa l'aumento della resistenza.
Quando l'aumento si basa su una temperatura iniziale di 0oC, il valore di questo coefficiente è αo – che non è altro che il reciproco della rispettiva temperatura di resistenza zero inferita della sostanza.
Ma a qualsiasi altra temperatura, il coefficiente di resistenza elettrica termica non è lo stesso di questo αo. In effetti, per qualsiasi materiale, il valore di questo coefficiente è massimo a 0oC.
Diciamo che il valore di questo coefficiente di qualsiasi materiale a qualsiasi toC è αt, allora il suo valore può essere determinato dall'equazione seguente,
Il valore di questo coefficiente a una temperatura di t2oC in termini dello stesso a t1oC è dato come,
Rivedere il concetto del Coefficiente di Resistenza Termica
La resistenza elettrica dei conduttori come argento, rame, oro, alluminio, ecc., dipende dal processo di collisione degli elettroni all'interno del materiale.
Con l'aumento della temperatura, questo processo di collisione degli elettroni diventa più rapido, il che comporta un aumento della resistenza con l'aumento della temperatura del conduttore. La resistenza dei conduttori generalmente aumenta con l'aumento della temperatura.
Se un conduttore ha una resistenza R1 a t1oC e la temperatura aumenta, la sua resistenza diventa R2 a t2
