A hőmérséklet ellenállásának függése

A karmester egyik jellemzőjeAz anyag elektromos áramerőssége az ellenállás hőmérséklet függése. Ha a koordináta síkban grafikonként ábrázolják, ahol az időintervallumok (t) a vízszintes tengely mentén vannak megjelölve, és az ohmos ellenállás (R) értéke függőleges, akkor egy megszakított vonalat kapunk. Az ellenállás hőmérséklettel való függése vázlatosan három szakaszból áll. Az első egy enyhe fűtésnek felel meg - ebben az időben az ellenállás nagyon kicsit változik. Ez mindaddig történik, amíg egy bizonyos pont után a diagramon lévő vonal hirtelen felbukkan - ez a második rész. A harmadik, az utolsó komponens - egy olyan egyenes, amely felfelé nyúlik attól a ponttól, amikor az R növekedése megállt, viszonylag kis szögben a vízszintes tengelyhez képest.

A grafikon fizikai jelentése a következő: a vezeték ellenállását és hőmérsékletét egy egyszerű lineáris egyenlet írja le, amíg a fűtési érték meghaladja az adott anyag bizonyos értékét. Tegyünk egy absztrakt példát: ha + 10 ° C hőmérsékleten az anyag ellenállása 10 Ohm, majd 40 ° C-ig, akkor az R értéke gyakorlatilag nem változik, és a mérési hibán belül marad. De már 41 ° C-on egy 70 Ohm-os ellenállásba kerül. Ha a további hőmérsékletnövekedés nem áll meg, akkor minden további fokozatra további 5 ohm lesz.

Ezt a tulajdonságot széles körben használjákezért természetes, hogy a rézre vonatkozó adatokat az elektromos gépek egyik leggyakoribb anyagaként említik. Így egy rézvezető esetében az egyes további fokú fűtés a fajlagos érték fele százalékával növeli a rezisztenciát (a referencia táblázatok 20 ° C-on, 1 m hosszú, 1 mm2-es szakaszban vannak feltüntetve).

Ha fémvezeték fordul előelektromotoros erő EMF van egy elektromos áram - az irányított mozgása elemi részecskék töltés. Azok a ionok, amelyek a fém kristályrácsának csomópontjaiban vannak, nem tarthatnak elektronokat hosszú ideig külső pályájukban, így szabadon mozoghatnak az anyag mennyiségétől az egyik csomóponttól a másikig. Ez a kaotikus mozgás külső energiaforrásnak köszönhető.

Bár az elmozdulás ténye nyilvánvaló, nem azezért nem tekinthető áramnak. Amikor megjelenik egy elektromos mező, az elektronok a konfigurációnak megfelelően orientálódnak, és irányított mozgást hoznak létre. De mivel a termikus hatás nem tűnt el sehol, a kaotikusan mozgó részecskék ütköznek az irányított mezőkön. A fémek hőmérsékleten való ellenállásának függése az áram áthaladásának interferenciájának nagyságát mutatja. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb az R-vezető.

A nyilvánvaló következtetés: csökkentve a fűtési fokot, csökkentheti az ellenállást. A szupravezetés (kb. 20 ° K) jelenségét pontosan jellemzi a részecskék termikus kaotikus mozgásának jelentősége az anyag szerkezetében.

A vezető anyagok tulajdonságaszéleskörű alkalmazást talál az elektrotechnika területén. Például a vezető ellenállásának hőmérséklet-függését az elektronikus érzékelők használják. Tudva az értékét bármilyen anyaghoz, termisztort készíthet, csatlakoztathatja digitális vagy analóg olvasóeszközhöz, elvégezheti a megfelelő skála kalibrálását és a higanyhőmérők alternatívájaként való felhasználását. A legmodernebb hőérzékelők középpontjában ez az elv, mert a megbízhatóság magasabb, és a tervezés egyszerűbb.

Ezenkívül az ellenállás hőmérséklettől való függése lehetővé teszi az elektromos motorok tekercselésének kiszámítását.