Direnç sıcaklık katsayısı (Formül ve Örnekler)
Sıcaklık Katsayısı Nedir?
Sıcaklık katsayısı herhangi bir maddenin elektrik direncindeki değişimleri sıcaklık değişimine göre ölçer.
Diyelim ki bir iletkende 0oC'da R0 direnci ve toC'da Rt direnci var.
Sıcaklığa bağlı direnç değişimi denkleminden elde ederiz
Bu αo, o maddenin 0oC'daki sıcaklık katsayısıdır.
Yukarıdaki denklemden, herhangi bir maddenin elektrik direncindeki değişimlerin, genellikle üç faktöre bağlı olduğunu anlarız –
ilk sıcaklıkta olan direnç değeri,
sıcaklığın yükselişi ve
sıcaklık katsayısı αo.
Bu αo farklı malzemeler için farklıdır, bu nedenle farklı malzemelerde sıcaklıklar farklıdır.
Yani, herhangi bir maddenin 0oC'daki sıcaklık katsayısı, o maddenin tahmin edilen sıfır direnç sıcaklığının tersidir.
Şimdiye kadar, sıcaklık arttıkça direnç artan malzemeler üzerinde durduk. Ancak, sıcaklık azaldıkça elektrik direnci azalan birçok malzeme vardır.
Aslında, metallerde sıcaklık arttıkça, serbest elektronların ve metal içindeki atomlar arasındaki titreşimin rastgele hareketi artar, bu da daha fazla çarpışmaya neden olur.
Daha fazla çarpışma, metale elektronların düzgün akışını engeller; bu nedenle metallerin direnci sıcaklık artışıyla artar. Bu nedenle, metaller için sıcaklık katsayısını pozitif olarak düşünürüz.
Ama yarıiletkenlerde veya diğer metal olmayan maddelerde, sıcaklık arttıkça serbest elektron sayısı artar.
Çünkü daha yüksek sıcaklıklarda, kristale yeterli ısı enerjisi sağlandığından, önemli miktarda kovalent bağ kopar ve bu nedenle daha fazla serbest elektron oluşturulur.
Yani, sıcaklık artarsa, önemli miktarda elektron, yasal yasaklı enerji aralığını geçerek valans bandlarından iletken bandlarına geçer.
Serbest elektron sayısı arttıkça, bu tür metal olmayan maddelerin direnci sıcaklık artışıyla azalır. Bu nedenle, yarıiletkenler ve metal olmayan maddeler için sıcaklık katsayısı negatif olur.
Eğer sıcaklıkla birlikte dirençte yaklaşık bir değişme yoksa, bu katsayıyı sıfır olarak kabul edebiliriz. Manganin ve konstantan alaşımlarının sıcaklık katsayısı neredeyse sıfırdır.
Bu katsayının değeri sabit değildir; direnç artışı temel alınan ilk sıcaklığına bağlıdır.
Artışın 0oC'lik ilk sıcaklık üzerine dayandığı zaman, bu katsayının değeri αo olur - bu, o maddenin tahmini sıfır direnç sıcaklığının tersidir.
Ancak, herhangi başka bir sıcaklıkta, elektrik direncinin sıcaklık katsayısı bu αo ile aynı değildir. Aslında, herhangi bir malzeme için, bu katsayının değeri 0oC sıcaklığında en yüksektir.
Diyelim ki herhangi bir malzemenin herhangi bir toC'daki bu katsayının değeri αt olsun, bu değeri aşağıdaki denklemle belirleyebiliriz,
t2oC sıcaklığında bu katsayının değeri, aynı katsayının t1oC sıcaklığında ifade edilebilir,
Sıcaklık Katsayısı Kavramını İnceleyelim
Gümüş, bakır, altın, alüminyum gibi iletkenlerin elektrik direnci, malzeme içindeki elektronların çarpışma sürecine bağlıdır.
Sıcaklık arttıkça, bu elektron çarpışma süreci hızlanır, bu da iletkendeki direncin sıcaklık artışıyla artmasına neden olur. Direnç, genellikle iletkenlerde sıcaklık artışıyla birlikte artar.
Bir iletken, t1oC'da R1 direnç değerine sahip olabilir ve sıcaklık arttığında, t2oC'da R2 direnç değerine ulaşabilir.
