Hệ số nhiệt độ của điện trở (Công thức và ví dụ)
Hệ số nhiệt độ của điện trở là gì?
Hệ số nhiệt độ của điện trở đo lường sự thay đổi trong điện trở của bất kỳ chất nào theo mỗi độ thay đổi nhiệt độ.
Giả sử chúng ta có một dây dẫn có điện trở R0 tại 0oC và Rt tại toC, tương ứng.
Từ phương trình biến thiên điện trở theo nhiệt độ, ta có
Đây là αo được gọi là hệ số nhiệt độ của điện trở của chất đó tại 0oC.
Từ phương trình trên, rõ ràng rằng sự thay đổi điện trở của bất kỳ chất nào do nhiệt độ chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố –
giá trị điện trở ở nhiệt độ ban đầu,
sự tăng nhiệt độ và
hệ số nhiệt độ của điện trở αo.
αo khác nhau cho các vật liệu khác nhau, do đó nhiệt độ khác nhau ở các vật liệu khác nhau.
Vì vậy, hệ số nhiệt độ của điện trở tại 0oC của bất kỳ chất nào là nghịch đảo của nhiệt độ không có điện trở được suy ra của chất đó.
Cho đến nay, chúng ta đã thảo luận về các vật liệu mà điện trở tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vật liệu mà điện trở giảm khi nhiệt độ giảm.
Thực tế, trong kim loại, nếu nhiệt độ tăng, chuyển động ngẫu nhiên của electron tự do và dao động nguyên tử bên trong kim loại tăng, dẫn đến nhiều va chạm hơn.
Nhiều va chạm cản trở dòng chảy mượt mà của electron qua kim loại; do đó, điện trở của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng. Vì vậy, chúng ta coi hệ số nhiệt độ của điện trở là dương đối với kim loại.
Nhưng trong semiconductors hoặc các chất phi kim, số lượng electron tự do tăng khi nhiệt độ tăng.
Bởi vì ở nhiệt độ cao, do cung cấp đủ năng lượng nhiệt cho tinh thể, một số lượng đáng kể liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ, và do đó tạo ra nhiều electron tự do hơn.
Điều đó có nghĩa là nếu nhiệt độ tăng, một số lượng đáng kể electron di chuyển từ dải valence lên dải dẫn bằng cách vượt qua khoảng cấm năng lượng.
Khi số lượng electron tự do tăng, điện trở của loại chất phi kim này giảm khi nhiệt độ tăng. Do đó, hệ số nhiệt độ của điện trở là âm đối với các chất phi kim và bán dẫn.
Nếu không có sự thay đổi đáng kể trong điện trở theo nhiệt độ, chúng ta có thể coi giá trị của hệ số này là không. Hợp kim constantan và manganin có hệ số nhiệt độ của điện trở gần như không.
Giá trị của hệ số này không phải là hằng số; nó phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu mà sự tăng điện trở dựa vào.
Khi sự tăng dựa trên nhiệt độ ban đầu là 0oC, giá trị của hệ số này là αo – không gì khác ngoài nghịch đảo của nhiệt độ không có điện trở được suy ra của chất đó.
Nhưng ở bất kỳ nhiệt độ nào khác, hệ số nhiệt độ của điện trở không giống như αo. Thực tế, đối với bất kỳ vật liệu nào, giá trị của hệ số này đạt cực đại tại 0oC.
Nói cách khác, giá trị của hệ số này của bất kỳ vật liệu nào tại toC là αt, thì giá trị của nó có thể xác định bởi phương trình sau,
Giá trị của hệ số này tại nhiệt độ t2oC theo cùng hệ số tại t1oC được cho là,
Ôn tập Khái niệm Hệ số Nhiệt độ của Điện trở
Điện trở của các chất dẫn điện như bạc, đồng, vàng, nhôm, v.v., phụ thuộc vào quá trình va chạm của electron trong vật liệu.
Khi nhiệt độ tăng, quá trình va chạm của electron trở nên nhanh hơn, dẫn đến tăng điện trở khi nhiệt độ của chất dẫn điện tăng. Điện trở của chất dẫn điện thường tăng khi nhiệt độ tăng.
Nếu một dây dẫn có điện trở R1 tại t1oC và nhiệt độ tăng, điện trở của nó trở thành R2 tại t2oC.
