Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — величина, равная относительному изменению удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.
ТКС характеризует зависимость сопротивления проводника от изменении его температуры.Как правило применяют температурный коэффициент сопротивления металлов.
Формула температурного коэффициента сопротивления через относительное изменение сопротивления
{alpha = dfrac{R_2-R_1}{R_1(T_2-T_1)}}
Формула температурного коэффициента сопротивления через удельное сопротивление
{alpha = dfrac{rho_2-rho_1}{rho_1(T_2-T_1)}}
Таблица «Температурный коэффициент сопротивления»
| Проводник | α (10-3/K) |
|---|---|
|
Алюминий температурный коэффициент сопротивления алюминия |
4,2 |
|
Вольфрам температурный коэффициент сопротивления вольфрама |
5 |
|
Железо температурный коэффициент сопротивления железа |
6 |
|
Золото температурный коэффициент сопротивления золота |
4 |
|
Константан (сплав Ni-Cu + Mn) температурный коэффициент сопротивления константина |
0,05 |
|
Латунь температурный коэффициент сопротивления латуни |
0,1-0,4 |
|
Магний температурный коэффициент сопротивления магния |
3,9 |
|
Манганин (сплав меди марганца и никеля — приборный) температурный коэффициент сопротивления манганин |
0,01 |
|
Марганец температурный коэффициент сопротивления марганца |
0,02 |
|
Медь температурный коэффициент сопротивления меди |
4,3 |
|
Нейзильбер температурный коэффициент сопротивления нейзильбера |
0,25 |
|
Никелин (сплав меди и никеля) температурный коэффициент сопротивления никелина |
0,1 |
|
Никель температурный коэффициент сопротивления никеля |
6,5 |
|
Нихром (сплав никеля хрома железы и марганца) температурный коэффициент сопротивления нихрома |
0,1 |
|
Олово температурный коэффициент сопротивления олова |
4,4 |
|
Платина температурный коэффициент сопротивления платины |
3,9 |
|
Ртуть температурный коэффициент сопротивления ртути |
1 |
|
Свинец температурный коэффициент сопротивления свинца |
3,7 |
|
Серебро температурный коэффициент сопротивления серебра |
4,1 |
|
Сталь температурный коэффициент сопротивления стали |
1-4 |
|
Фехраль (Cr (12—15 %); Al (3,5—5,5 %); Si (1 %); Mn (0,7 %); + Fe) температурный коэффициент сопротивления фехраля |
0,1 |
|
Цинк температурный коэффициент сопротивления цинка |
4,2 |
|
Чугун температурный коэффициент сопротивления чугуна |
1 |
Что такое температурный коэффициент сопротивления
На основании закона Ома и измерения удельного электрического сопротивления ряда материалов, в частности сопротивления металлов, было выявлено, что данный параметр не постоянен и меняется при изменении температуры. Как правило, при нагреве их проводимость ухудшается.
Убедиться на практике в наличии данного явления можно, включив лампочку накаливания. В момент включения уже горящие лампочки на короткое время уменьшают яркость своего свечения. Это свидетельствует о том, что холодная лампочка (спираль которой выполнена из металла вольфрама) потребляет больший ток от сети, чем разогретая, и «просаживает» напряжение. Следовательно, холодная лампочка проводит электрический ток значительно лучше разогретой.
Как определяется температурный коэффициент сопротивления
Количественной мерой изменения электрического сопротивления проводника служит температурный коэффициент удельного сопротивления (ТКС). Ввиду малости значений ТКС выражается в особых единицах — миллионных долях на один Кельвин или градус Цельсия и обозначается ppm/°C или К-1.
Чтобы рассчитать температурный коэффициент сопротивления меди или любого другого материала, применяют метод, основанный на измерении электрического сопротивления при различных температурных показателях. Затем используется формула:
Температурный коэффициент сопротивлений обозначают буквой α. Его можно выразить через удельное сопротивление:
Исходя из этого, для расчета сопротивления резистора R или любого другого проводника применяется следующее выражение:
Знак ТКС
Чтобы определить температурный коэффициент сопротивления вольфрама или температурный коэффициент сопротивления алюминия, никеля, серебра и пр. материалов и сплавов, нужно знать проводимость исследуемого материала. Она измеряется при разной температуре. TКС характеризует средний наклон графика сопротивления проводника в исследуемом температурном интервале. Если наклон линии зависимости сопротивления от температуры постоянен, зависимость называется линейной. Но для многих материалов, например, для нихромовой проволоки свойственна нелинейная форма температурной зависимости сопротивления. Поэтому важно указывать, какая температура соответствует определенному значению ТКС. Например, температурный коэффициент сопротивления платины равен 3900 при температуре 20 градусов.
ТКС материала может быть положительным или отрицательным по знаку. Плюсовое значение показывает, что с увеличением нагрева сопротивление также увеличивается. Отрицательный коэффициент означает, что с ростом температуры сопротивление уменьшается. Следует также знать, что в разных температурных интервалах знак может отличаться.
ТКС чистых металлов обычно имеет положительное значение, например, температурный коэффициент сопротивления никеля никогда не бывает отрицательным. Материалы с большим (по модулю) параметром используются для измерения температуры в составе датчиков температуры. Резисторы для подобных применений называют терморезисторами или термисторами.
У электролитов ТКС отрицательный. Это связано с тем, что при нагреве в растворе увеличивается количество обеспечивающих электрическая проводимость свободных ионов. Таким образом, электролиты при нагревании начинают проводить лучше, но характер этой зависимости резко нелинейный.
Отрицателен этот параметр и у чистых (беспримесных) полупроводников. Связано это с тем, что при нагреве в зону проводимости переходит большее количество электронов, тем самым увеличивая концентрацию дырок в полупроводнике.
Материалами для изготовления эталонных (образцовых) сопротивлений (резисторов) служат сплавы с равным или очень близким к нулю ТКС. Одним из таких сплавов является проволока из манганина (сплава на основе меди с добавкой марганца и никеля).
ТКС можно узнать из справочной литературы. Например, таблица, представленная ниже, позволяет определить температурный коэффициент сопротивления железа или сопротивления нихрома, а также серебра, меди, алюминия и прочих материалов.
Термин ТКС был введен с целью обозначения термической стабильности резисторов, поскольку удельное сопротивление их резистивного слоя под воздействием температуры может меняться. Температурную зависимость сопротивления используют в устройствах, называемых термометрами сопротивления. Основным их элементом является проволока из меди или платины, намотанная на жесткий каркас из диэлектрика. Платиновый термометр обычно используется для измерения температуры от +263 до 1064, а медный — 180…–50 градусов.
Если при создании электроизмерительных приборов требуются проводники с сопротивлением, мало зависящим от температурных показателей, используют специальные сплавы, такие как манганин или константан. Например, ТКС последнего в 820 раз меньше, чем температурный коэффициент сопротивления серебра.
Видео по теме
температурный коэффициент сопротивления алюминия
температурный коэффициент сопротивления вольфрама
температурный коэффициент сопротивления железа
температурный коэффициент сопротивления золота
температурный коэффициент сопротивления константина
температурный коэффициент сопротивления латуни
температурный коэффициент сопротивления магния
температурный коэффициент сопротивления манганин
температурный коэффициент сопротивления марганца
температурный коэффициент сопротивления меди
температурный коэффициент сопротивления нейзильбера
температурный коэффициент сопротивления никелина
температурный коэффициент сопротивления никеля
температурный коэффициент сопротивления нихрома
температурный коэффициент сопротивления олова
температурный коэффициент сопротивления платины
температурный коэффициент сопротивления ртути
температурный коэффициент сопротивления свинца
температурный коэффициент сопротивления серебра
температурный коэффициент сопротивления стали
температурный коэффициент сопротивления фехраля
температурный коэффициент сопротивления цинка
температурный коэффициент сопротивления чугуна
Температурный коэффициент сопротивления
Температурный коэффициент сопротивления
Ниже приведена таблица значений α для ряда металлов в диапазоне температур от 0 до 100 ° C.
| Проводник | α (10-3/K) |
|---|---|
|
Алюминий температурный коэффициент сопротивления алюминия |
4,2 |
|
Вольфрам температурный коэффициент сопротивления вольфрама |
5 |
|
Железо температурный коэффициент сопротивления железа |
6 |
|
Золото температурный коэффициент сопротивления золота |
4 |
|
Константан (сплав Ni-Cu + Mn) температурный коэффициент сопротивления константина |
0,05 |
|
Латунь температурный коэффициент сопротивления латуни |
0,1-0,4 |
|
Магний температурный коэффициент сопротивления магния |
3,9 |
|
Манганин (сплав меди марганца и никеля — приборный) температурный коэффициент сопротивления манганин |
0,01 |
|
Марганец температурный коэффициент сопротивления марганца |
0,02 |
|
Медь температурный коэффициент сопротивления меди |
4,3 |
|
Нейзильбер температурный коэффициент сопротивления нейзильбера |
0,25 |
|
Никелин (сплав меди и никеля) температурный коэффициент сопротивления никелина |
0,1 |
|
Никель температурный коэффициент сопротивления никеля |
6,5 |
|
Нихром (сплав никеля хрома железы и марганца) температурный коэффициент сопротивления нихрома |
0,1 |
|
Олово температурный коэффициент сопротивления олова |
4,4 |
|
Платина температурный коэффициент сопротивления платины |
3,9 |
|
Ртуть температурный коэффициент сопротивления ртути |
1 |
|
Свинец температурный коэффициент сопротивления свинца |
3,7 |
|
Серебро температурный коэффициент сопротивления серебра |
4,1 |
|
Сталь температурный коэффициент сопротивления стали |
1-4 |
|
Фехраль(Cr (12—15 %); Al (3,5—5,5 %); Si (1 %); Mn (0,7 %); + Fe) температурный коэффициент сопротивления фехраля |
0,1 |
|
Цинк температурный коэффициент сопротивления цинка |
4,2 |
|
Чугун температурный коэффициент сопротивления чугуна |
1 |
×
Пожалуйста напишите с чем связна такая низкая оценка:
×
Для установки калькулятора на iPhone — просто добавьте страницу
«На главный экран»
Для установки калькулятора на Android — просто добавьте страницу
«На главный экран»
Смотрите также
Таблица удельных сопротивлений проводников. Таблица удельных сопротивлений металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Температурный коэффициент электрического сопротивления металлов α.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Зависимость сопротивления металлов от температуры. Температурный коэффициент сопротивления металлов.
Нажмите на изображение чтобы увеличить.
Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление, одно из составляющих закона Ома, выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.
Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.
Например, проволочный резистор, изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.
В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.
В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.
- Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
- Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка
Сопротивление провода
Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:
где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)
В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:
R=1,1*10-6*(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом
Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.
Свойства резистивных материалов
Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.
Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.
Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко поддается пайке и имеет более низкий температурный коэффициент.
Источники: joyta.ru, dpva.ru