Temperatuurcoëfficiënt van weerstand (formule en voorbeelden)
Wat is de temperatuurcoëfficiënt van weerstand?
De temperatuurcoëfficiënt van weerstand meet de veranderingen in de elektrische weerstand van een stof per graad temperatuurverandering.
Laten we een geleider nemen met een weerstand R0 bij 0oC en Rt bij toC, respectievelijk.
Uit de vergelijking voor de variatie van de weerstand met de temperatuur krijgen we
Deze αo wordt de temperatuurcoëfficiënt van weerstand van die stof bij 0oC genoemd.
Uit de bovenstaande vergelijking is duidelijk dat de verandering in elektrische weerstand van elke stof door temperatuur voornamelijk afhangt van drie factoren –
de waarde van de weerstand bij de begin temperatuur,
de stijging van de temperatuur en
de temperatuurcoëfficiënt van weerstand αo.
Deze αo verschilt voor verschillende materialen, dus verschillende temperaturen zijn verschillend in verschillende materialen.
Dus de temperatuurcoëfficiënt van weerstand bij 0oC van elke stof is het omgekeerde van de geschatte temperatuur zonder weerstand van die stof.
Tot nu toe hebben we besproken over materialen waarvan de weerstand toeneemt met een stijging van de temperatuur. Er zijn echter veel materialen waarvan de elektrische weerstand afneemt met een daling van de temperatuur.
Eigenlijk, in metaal, als de temperatuur stijgt, neemt de willekeurige beweging van vrije elektronen en interatomaire trillingen in het metaal toe, wat resulteert in meer botsingen.
Meer botsingen weerstaan de gladde stroom van elektronen door het metaal; daarom neemt de weerstand van het metaal toe met de stijging van de temperatuur. Dus beschouwen we de temperatuurcoëfficiënt van weerstand als positief voor metaal.
Maar in halfgeleiders of andere niet-metaal, neemt het aantal vrije elektronen toe met een stijging van de temperatuur.
Omdat bij hogere temperatuur, door de voldoende toegevoerde warmte-energie aan het kristal, een aanzienlijk aantal covalente bindingen breekt, en dus meer vrije elektronen worden gecreëerd.
Dat betekent dat als de temperatuur stijgt, een aanzienlijk aantal elektronen van de valentieband naar de geleidingsband overstapt door de verboden energiegap te passeren.
Als het aantal vrije elektronen toeneemt, neemt de weerstand van dit soort niet-metalen af met een stijging van de temperatuur. Daarom is de temperatuurcoëfficiënt van weerstand negatief voor niet-metalen en halfgeleiders.
Als er ongeveer geen verandering in weerstand is met de temperatuur, kunnen we de waarde van deze coëfficiënt als nul beschouwen. Het legering van constantaan en manganine heeft een temperatuurcoëfficiënt van weerstand van bijna nul.
De waarde van deze coëfficiënt is niet constant; hij hangt af van de begin temperatuur waarmee de toename van de weerstand gebaseerd is.
Wanneer de toename gebaseerd is op een begin temperatuur van 0oC, is de waarde van deze coëfficiënt αo – wat niets anders is dan het omgekeerde van de desbetreffende geschatte temperatuur zonder weerstand van de stof.
Maar bij elke andere temperatuur is de temperatuurcoëfficiënt van elektrische weerstand niet hetzelfde als deze αo. Eigenlijk, voor elk materiaal, is de waarde van deze coëfficiënt maximaal bij 0oC temperatuur.
Zeg de waarde van deze coëfficiënt van elk materiaal bij elke toC is αt, dan kan zijn waarde bepaald worden door de volgende vergelijking,
De waarde van deze coëfficiënt bij een temperatuur van t2oC in termen van dezelfde bij t1oC is gegeven als,
Herover de Concepten van de Temperatuurcoëfficiënt van Weerstand
De elektrische weerstand van geleiders zoals zilver, koper, goud, aluminium, enz., hangt af van het botsingsproces van elektronen binnen het materiaal.
Als de temperatuur stijgt, wordt dit botsingsproces van elektronen sneller, wat resulteert in een toename van de weerstand met de stijging van de temperatuur van de geleider. De weerstand van geleiders neemt doorgaans toe met de stijging van de temperatuur.
Als een geleider een weerstand R1 heeft bij t1oC en de temperatuur stijgt, wordt de weerstand R
