Температурный коэффициент сопротивления определение

Температурный коэффициент сопротивления определение

Страницы работы

Содержание работы

Цель работы:

Определение среднего температурного коэффициента сопротивления металлического проводника.

Краткое теоретическое обоснование:

При исследовании электрических явлений был установлен тот факт, что металлы (проводники) хорошо проводят электрический ток, а неметаллы (полупроводники и диэлектрики) — плохо.

Плотность электрического тока j в некоторой точке однородного тела пропорциональна напряжённости электрического поля Е в этой точке (закон Ома в дифференциальном виде)


Где s — удельная проводимость.

Часто вместо s рассматривают величину удельного сопротивления r:


Экспериментально установлено, что для чистых металлов зависимость удельного сопротивления от температуры в широком диапазоне температур носит линейный характер:

где r — удельное сопротивление металла при температу­ре t° C ;

rо — удельное сопротивление металла при температуре 0° С;

a — температурный коэффициент сопротивления.

Решетки металлических кристаллов состоят из положитель­но заряженных ионов, расположенных в «узлах» (точках, отно­сительно которых ионы совершают тепловые колебания), между которыми находятся «свободные» электроны. Валентные электро­ны в металле «коллективизированы». Они не связаны с отдель­ными атомами и хаотически перемещаются внутри металла с неко­торой средней скоростью как своего рода «элек­тронный» газ.

Электрическое сопротивление — характерная для данного проводника величина, определяющяя ток, проходящий по проводнику и вызываемый приложенной к его концам э.д.с. При этом э.д.с. $V$, ток $I$ и сопротивление $R$ связаны между собой законом Ома:

Если $V$ выражено в вольтах, а $I$ в амперах, то $R$ выряжается в омах.

Величина, обратная электрическому сопротивлению, называется электропроводностью (или проводимостью) и выражается в $Ом^<-1>$.

Зависимость электрического сопротивления постоянному току от длины проводника $l$ (и см) и площади его поперечного сечения $s$ (в $см^<2>$) выражается формулой:

где $
ho$ — удельное сопротивление проводника в $ом cdot см$, т. е сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения $1 cм^<2>$.

Читайте также:  Чем приклеить кожу на куртке

В технической литературе удельное сопротивление часто выражается а $ом cdot мм^ <2>/м$. т.е. как сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения $1 мм^<2>$.

Величина $xi$ обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводностью и выражается в $ом^ <-1>cdot см^<-1>$.

Зависимость электрического сопротивления металлических проводников от температуры может быть выражена (в ограниченном интервале температур) формулой:

где $R_<0>$ и $R_$ — сопротивление в омах при 0 и $t^ < circ>С$, а $alpha$ — температурный коэффициент электрического сопротивления.

Температу́рный коэффицие́нт электри́ческого сопротивле́ния — величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.

α = 1 R d R d T <displaystyle alpha =<frac <1>><frac

>>

Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K −1 ).

Также часто применяется термин «температурный коэффициент проводимости». Он равен значению коэффициента сопротивления с обратным знаком.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен: их сопротивление растёт с ростом температуры вследствие рассеяния электронов на фононах (тепловых колебаниях кристаллической решётки).

Для полупроводников без примесей он отрицателен (сопротивление с ростом температуры падает), поскольку при повышении температуры всё большее число электронов переходит в зону проводимости, соответственно увеличивается и концентрация дырок. Качественно такой же характер (и по тем же причинам) имеет температурная зависимость сопротивления твёрдых и неполярных жидких диэлектриков. Полярные жидкости уменьшают своё удельное сопротивление с ростом температуры более резко вследствие роста степени диссоциации и уменьшения вязкости. На практике этот эффект применялся для защиты электронных ламп от пусковых токов (см. Урдокс).

Температурная зависимость сопротивления металлических сплавов, газов, легированных полупроводников и электролитов носит более сложный характер.

Читайте также:  Каким клеем можно заклеить натяжной потолок

Существуют сплавы (константан, манганин), имеющие очень малый температурный коэффициент сопротивления, то есть их сопротивление очень слабо зависит от температуры. Эти сплавы применяются в электроизмерительной аппаратуре.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector