Коэффициент температурного сопротивления (формула и примеры)
Что такое температурный коэффициент сопротивления?
Температурный коэффициент сопротивления измеряет изменения электрического сопротивления любого вещества на каждый градус изменения температуры.
Рассмотрим проводник, у которого сопротивление R0 при 0oC и Rt при toC соответственно.
Из уравнения изменения сопротивления с температурой получаем
Этот αo называется температурным коэффициентом сопротивления данного вещества при 0oC.
Из вышеуказанного уравнения ясно, что изменение электрического сопротивления любого вещества из-за температуры в основном зависит от трех факторов –
значение сопротивления при начальной температуре,
повышение температуры и
температурный коэффициент сопротивления αo.
Этот αo различается для разных материалов, поэтому разные температуры различаются для разных материалов.
Таким образом, температурный коэффициент сопротивления при 0oC любого вещества является обратной величиной выведенной температуры нулевого сопротивления этого вещества.
До сих пор мы обсуждали материалы, у которых сопротивление увеличивается с повышением температуры. Однако есть много материалов, у которых электрическое сопротивление уменьшается с понижением температуры.
На самом деле, в металле, если температура повышается, случайное движение свободных электронов и межатомные колебания внутри металла увеличиваются, что приводит к большему числу столкновений.
Больше столкновений препятствуют плавному току электронов через металл; следовательно, сопротивление металла увеличивается с повышением температуры. Поэтому мы считаем температурный коэффициент сопротивления положительным для металлов.
Но в полупроводниках или других неметаллах количество свободных электронов увеличивается с повышением температуры.
При более высокой температуре, из-за достаточного теплового энергии, поданного кристаллу, значительное количество ковалентных связей разрывается, и, следовательно, создается больше свободных электронов.
Это означает, что если температура повышается, значительное количество электронов переходит из валентных зон в зоны проводимости, преодолевая запрещенную зону энергии.
Поскольку количество свободных электронов увеличивается, сопротивление такого типа неметаллических веществ уменьшается с повышением температуры. Следовательно, температурный коэффициент сопротивления отрицательный для неметаллических веществ и полупроводников.
Если изменение сопротивления с температурой практически отсутствует, можно считать значение этого коэффициента равным нулю. Сплавы константан и манганин имеют температурный коэффициент сопротивления, близкий к нулю.
Значение этого коэффициента не является постоянным; оно зависит от начальной температуры, на основе которой происходит прирост сопротивления.
Когда прирост основан на начальной температуре 0oC, значение этого коэффициента равно αo – это ничто иное, как обратная величина соответствующей выведенной температуры нулевого сопротивления вещества.
Однако при любой другой температуре температурный коэффициент электрического сопротивления не совпадает с этим αo. На самом деле, для любого материала значение этого коэффициента максимально при 0oC.
Скажем, значение этого коэффициента любого материала при любой toC равно αt, тогда его значение можно определить по следующему уравнению,
Значение этого коэффициента при температуре t2oC в терминах того же значения при t1oC дается как,
Обзор понятия температурного коэффициента сопротивления
Электрическое сопротивление проводников, таких как серебро, медь, золото, алюминий и т.д., зависит от процесса столкновений электронов внутри материала.
По мере повышения температуры этот процесс столкновений электронов становится быстрее, что приводит к увеличению сопротивления с повышением температуры проводника. Сопротивление проводников обычно возрастает с повышением температуры.
Если проводник имеет сопротивление R1 при t1
