Температурний коефіцієнт опору металу. Температурний коефіцієнт. Тепло та холод в електроніці Температурний коефіцієнт напівпровідників

ЩО ТАКЕ температурний коефіцієнт опору МЕТАЛУ - це. Короткий ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТТЯ ТКС.

Відповідь на запитання: ПОНЯТТЯ ТКС, ВИЗНАЧЕННЯ, ЩО ТАКЕ температурний коефіцієнт електроопору МЕТАЛУ - ЦЕвідношення відносної зміни електричного опору МЕТАЛУ до зміни температури на одну одиницю. Як одиниці температури маються на увазі градуси Кельвіна (Кельвіни) або градуси Цельсія. Саме таке визначення поняття ТКС ми зустрічаємо найчастіше у довідковій та навчальній літературі. Визначення цілком зрозуміле і, на мою думку, досить ясно відбиває суть поняття.

ЯК ВИЗНАЧАЄТЬСЯ температурний коефіцієнт опору МЕТАЛУ - ЯК РОЗРАХУВАТИ, ФОРМУЛА РОЗРАХУНКУ ТКС.

Відповідь на запитання: ЯК ВИЗНАЧАЄТЬСЯ температурний коефіцієнт електроопору МЕТАЛУйого величина може бути розрахована математично, на основі даних фізичного експерименту або довідкових, табличних значень величини електричного опору ЦИНКА при різних температурах. Для самостійного визначення за формулою, ви можете використовувати формулу розрахунку ТКС, наведену нижче.

α = (R1 - R2) / R1 Х (T1 - T2).

1. R1 – величина: електричний опір при початковій температурі.
2. R2 - величина: електричний опір при температурі, що змінилася.
3. T1 – величина: первісна температура.
4. T2 – величина: змінена температура.
5. (R1 – R2) – величина: різниця електричних опорів.
6. (T1 – T2) – величина: різниця температур.

У ЧОМУ ВИМІРЮЄТЬСЯ температурний коефіцієнт опору МЕТАЛУ - ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ ТКС.

Відповідь на запитання: У ЧОМУ ВИМІРЮЄТЬСЯ температурний коефіцієнт електроопору МЕТАЛУ. Загальноприйнятими одиницями виміру величини ТКС вважаються Кельвіни. Точніше градуси Кельвіна, взяті мінус 1 ступеня: К -1 . Рідше ми можемо зустріти інші одиниці вимірювання ТКС. Які? Теж градуси, але Цельсія. Насправді, у довідниках і довідкових таблицях, дані у яких вимірюється величина коефіцієнта опору, зручності висловлювання вимірювань фізичної величини ТКС, наводяться і вказуються як ставлення: 10 -3 /К. Існує універсальна формула, що допомагає зрозуміти, у чому вимірюється величина коефіцієнта електроопору, що виводиться з фізичного сенсу поняття. І враховує можливість вибору будь-яких градусів для оцінки значення. Дивіться формулу визначення одиниць вимірювання коефіцієнта електричного опору нижче.

ТКС = 1 Ом / 1 Ом Х 1 Градус. Що у свою чергу зводиться до співвідношення: ТКС = Градус -1

Як бачимо з формули, для визначення величини (загалом) можна використовувати будь-які градуси, наприклад: градуси Цельсія (°C), градуси Фаренгейта (°F) чи градуси Кельвіна (K, застаріле позначення °K).

ЯК ПОЗНАЧАЄТЬСЯ температурний коефіцієнт опору МЕТАЛУ - якою літерою або символом ПОЗНАЧАЄТЬСЯ ТКС.

Відповідь на запитання: ЯК ПОЗНАЧАЄТЬСЯ температурний коефіцієнт електроопору МЕТАЛУ. Фізична величина ТКС найчастіше позначається буквою грецького алфавіту, як і інші величини (значення) у фізиці. Символом для позначення коефіцієнта опору вибрали букву альфа - α. При необхідності можна використовувати більш розширене позначення. Наприклад: вказати поряд з α додаткову інформацію, що відображає вид речовини, у нашому випадку це α(metallum). Або вказати при позначенні температуру, за якої діє цей коефіцієнт електричного опору. Найчастіше нас цікавить ТКС за так званих НОРМАЛЬНИХ УМОВ. Що має на увазі температуру 20 ° С. Виглядає це позначення приблизно так: α (20 ° С).

ФІЗИЧНИЙ ЗМІС температурного коефіцієнта опору МЕТАЛУ.

Відповідь на запитання: ФІЗИЧНИЙ ЗМІС температурного коефіцієнта електроопору МЕТАЛУ. Під фізичним змістом терміну розуміється зазвичай те, що коефіцієнт опору α відображає зміну опору МЕТАЛУ (ЙОГО ДИНАМІКУ). Грубо кажучи, це своєрідний градієнт. Який вказує на скільки (у скільки разів, на яку величину) зміниться електричний опір (а він може як зменшиться, так і збільшитись) при зміні температури на одну одиницю (градус). Зверніть увагу, що ТКС (α) - це динамічна характеристика електричних властивостей МЕТАЛУ.

Таблиця 1. Температурний коефіцієнт електричного опору МЕТАЛУ.

Електричний опір провідника в загальному випадку залежить від матеріалу провідника, від його довжини та від поперечного перерізу, або коротше - від питомого опору та від геометричних розмірів провідника. Ця залежність загальновідома і виражається формулою:

Відомий кожному і , з якого видно, що струм тим менше, ніж опір вище. Таким чином, якщо опір провідника постійно, то зі зростанням прикладеної напруги струм повинен би лінійно зростати. Але насправді це не так. Опір провідників який завжди.

За прикладами далеко не треба ходити. Якщо до регульованого блоку живлення (з вольтметром і амперметром) підключити лампочку, і поступово підвищувати напругу на ній, доводячи до номіналу, то легко помітити, що струм росте не лінійно: з наближенням напруги до номіналу лампи, струм через її спіраль зростає все повільніше, причому лампочка світиться все яскравіше.

Нема такого, що зі збільшенням удвічі прикладеної до спіралі напруги, удвічі зріс і струм. Закон Ома начебто не виконується. Насправді закон Ома виконується, і точно, просто опір нитки розжарювання лампи непостійно, воно залежить від температури.

Згадаємо, із чим пов'язана висока електрична провідність металів. Вона пов'язана з наявністю в металах великої кількості носіїв заряду - складових частин струму. Це електрони, що утворюються з валентних електронів атомів металу, які для всього провідника є загальними, вони не належать до кожного окремого атома.

Під дією прикладеного до провідника електричного поля, вільні електрони провідності переходять із хаотичного в більш-менш упорядкований рух - утворюється електричний струм. Але електрони своєму шляху зустрічають перешкоди, неоднорідності іонної решітки, такі як дефекти решітки, неоднорідна структура, викликані її тепловими коливаннями.

Електрони взаємодіють з іонами, втрачають імпульс, їх енергія передається іонам решітки, переходить у коливання іонів решітки, і хаос теплового руху самих електронів посилюється, від того провідник і нагрівається при проходженні струму.

У діелектриках, напівпровідниках, електролітах, газах, неполярних рідинах – причина опору може бути іншою, проте закон Ома, очевидно, не залишається постійно лінійним.

Таким чином, для металів, зростання температури призводить до ще більшого зростання теплових коливань кристалічних ґрат, і опір руху електронів провідності зростає. Це видно з експерименту з лампою: яскравість світіння збільшилася, але струм зріс слабше. Тобто зміна температури вплинула на опір нитки розжарювання лампи.

У результаті стає зрозуміло, що опір залежить майже лінійно від температури. А якщо взяти до уваги, що при нагріванні геометричні розміри провідника змінюються слабо, то й питомий електричний опір майже лінійно залежить від температури. Ці залежності можна виразити формулами:

Звернімо увагу на коефіцієнти. Нехай при 0°C опір провідника дорівнює R0, тоді при температурі t°C воно прийме значення R(t), і відносна зміна опору дорівнюватиме α*t°C. Ось цей коефіцієнт пропорційності α і називається температурним коефіцієнтом опору. Він характеризує залежність електричного опору речовини з його поточної температури.

Цей коефіцієнт чисельно дорівнює відносної зміни електричного опору провідника за зміни його температури на 1К (на градус Кельвіна, що рівноцінно зміні температури однією градус Цельсія).

Для металів ТКС (температурний коефіцієнт опору α) хоч і відносно малий, але завжди більший за нуль, адже при проходженні струму електрони тим частіше стикаються з іонами кристалічної решітки, чим вища температура, тобто чим вищий тепловий хаотичний їх рух і чим вища їхня швидкість. Зіткнувшись у хаотичному русі з іонами решітки, електрони металу втрачають енергію, що й бачимо в результаті - опір при нагріванні провідника зростає. Дане явище використовується технічно.

Отже, температурний коефіцієнт опору αхарактеризує залежність електричного опору речовини від температури та вимірюється в 1/К - кельвін у ступені -1. Величину із зворотним знаком називають температурним коефіцієнтом провідності.

Що стосується чистих напівпровідників, то для них ТКС від'ємний, тобто опір знижується зі зростанням температури, це пов'язано з тим, що зі зростанням температури все більше електронів переходять у зону провідності, зростає при цьому концентрація дірок. Цей механізм властивий для рідких неполярних і твердих діелектриків.

Полярні рідини свій опір різко зменшують із зростанням температури через зниження в'язкості та зростання дисоціації. Ця властивість застосовується для захисту електронних ламп від руйнівного впливу великих пускових струмів.

У сплавів, легованих напівпровідників, газів та електролітів теплова залежність опору складніша ніж у чистих металів. Сплави з дуже малим ТКС, такі як манганін та константан, застосовують у .

На результати вимірювань питомого опору сильно впливають усадкові раковини, газові бульбашки, включення та інші дефекти. Понад те, рис. 155 показує, що малі кількості домішки, що входить у твердий розчин, також впливають на вимірювану провідність. Тому для вимірювань електроопору виготовити задовільні зразки значно важче, ніж для

дилатометричного дослідження. Це спричинило інший метод побудови діаграм стану, у якому вимірюється температурний коефіцієнт опору .

Температурний коефіцієнт опору

Електроопір при температурі

Маттіссен встановив, що збільшення опору металу внаслідок присутності малої кількості другого компонента у твердому розчині не залежить від температури; звідси випливає, що з такого твердого розчину значення залежить від концентрації. Це означає, що температурний коефіцієнт опору пропорційний т. е. провідності, і графік коефіцієнта а залежно від складу подібний до графіка провідності твердого розчину. Відомо багато винятків із цього правила, особливо для перехідних металів, але для більшості випадків воно приблизно вірне.

Температурний коефіцієнт опору проміжних фаз - зазвичай величина того ж порядку, що і для чистих металів, навіть у тих випадках, коли саме з'єднання має високий опір. Є, проте, проміжні фази, температурний коефіцієнт яких певному інтервалі температур дорівнює нулю чи негативний.

Правило Маттіссена застосовно, строго кажучи, тільки до твердих розчинів, але відомо багато випадків коли воно, мабуть, правильне також для двофазних сплавів. Якщо нанести температурний коефіцієнт опору в залежності від складу, крива зазвичай має ту ж форму, що і крива провідності, так що фазове перетворення можна виявити тим самим шляхом. Цей метод зручно застосовувати, коли через крихкість або з інших причин не можна виготовити зразки, придатні для вимірювання провідності.

Насправді середньої температурний коефіцієнт між двома температурами визначається вимірюванням електроопору металу за цих температурах. Якщо в інтервалі температур, що розглядається, не відбувається фазового перетворення, то коефіцієнт визначається за формулою:

матиме таке ж значення, як і інтервал невеликий. Для загартованих сплавів як температури і

Зручно взяти відповідно 0 і 100 і вимірювання дадуть області фаз при температурі загартування. Однак, якщо вимірювання проводять при високих температурах, інтервал повинен бути набагато меншим, ніж 100°, якщо межа фаз може бути десь між температурами

Мал. 158. (див. скан) Електропровідність та температурний коефіцієнт електроопору в системі срібло-магій (Тамман)

Велика перевага цього методу полягає в тому, що коефіцієнт залежить від відносного опору зразка при двох температурах, і таким чином на нього не впливають раковини та інші металургійні дефекти зразка. Криві провідності та температурного коефіцієнта

опору деяких системах сплавів повторюють одна одну. Мал. 158 взятий з ранньої роботи Таммана (криві відносяться до сплавів срібла з магнієм); Пізніша робота показала, що область -твердого розчину зменшується зі зниженням температури і в районі фази існує надструктура. Деякі інші межі фаз останнім часом також зазнали змін, тому діаграма, представлена ​​на рис. 158 має лише історичний інтерес і не може бути використана для точних вимірювань.

Знають, мабуть, усі. Принаймні чули про нього. Суть цього ефекту в тому, що при мінус 273 ° С опір провідника струму, що протікає, пропадає. Вже одного цього прикладу достатньо для того, щоб зрозуміти, що існує його залежність від температури. А описує спеціальний параметр – температурний коефіцієнт опору.

Будь-який провідник перешкоджає струму, що протікає через нього. Це протидія для кожного струмопровідного матеріалу різне, визначається воно багатьма факторами, властивими конкретному матеріалу, але далі буде не про це. Інтерес на даний момент представляє його залежність від температури та характер цієї залежності.

Провідниками електричного струму зазвичай виступають метали, вони у разі підвищення температури опір зростає, при зниженні воно зменшується. Величина такої зміни, що припадає на 1 °С, називається температурний коефіцієнт опору, або скорочено ТКС.

Значення ТКС може бути позитивним та негативним. Якщо він позитивний, то зі збільшенням температури зростає, якщо негативний, то зменшується. Більшість металів, що застосовуються як провідники електричного струму, ТКС позитивний. Одним з кращих провідників є мідь, температурний коефіцієнт опору міді не те щоб кращий, але в порівнянні з іншими провідниками він менший. Слід пам'ятати, що значення ТКС визначає, яким за зміни параметрів довкілля буде значення опору. Його зміна буде тим значнішою, чим цей коефіцієнт більший.

Така температурна залежність опору має бути врахована під час проектування радіоелектронної апаратури. Справа в тому, що апаратура повинна працювати за будь-яких умов навколишнього середовища, ті ж автомобілі експлуатуються від мінус 40 до плюс 80 °С. А електроніки в автомобілі багато, і якщо не врахувати вплив навколишнього середовища на роботу елементів схеми, то можна зіткнутися із ситуацією, коли електронний блок відмінно працює за нормальних умов, але відмовляється працювати при дії зниженої або підвищеної температури.

Ось цю залежність від умов довкілля і враховують розробники апаратури під час її проектування, використовуючи при цьому при розрахунках параметрів схеми температурний коефіцієнт опору. Існують таблиці з даними ТКС для матеріалів і формули розрахунків, за якими, знаючи ТКС, можна визначити значення опору в будь-яких умовах і врахувати в режимах роботи схеми можливу його зміну. Але для розуміння того, ТКС зараз ні формули, ні таблиці не потрібні.

Слід зазначити, що існують метали з дуже невеликим значенням ТКС, і вони використовуються при виготовленні резисторів, параметри яких від змін довкілля залежать слабо.

Температурний коефіцієнт опору можна використовувати не тільки для обліку впливу коливань параметрів навколишнього середовища, але і для чого достатньо знаючи матеріал, який піддавався впливу, по таблицях можна визначити, якій температурі відповідає виміряний опір. Як такий вимірник може використовуватися звичайний мідний провід, щоправда, доведеться його використовувати багато і намотати у вигляді, наприклад, котушки.

Все вищеописане повністю не охоплює всіх питань використання температурного коефіцієнта опору. Є дуже цікаві можливості застосування, пов'язані з цим коефіцієнтом у напівпровідниках, електролітах, але й того, що викладено, достатньо для розуміння поняття ТКС.

на одиницю.

Температурний коефіцієнт опору характеризує залежність електричного опору від температури і вимірюється в кельвінах мінус першого ступеня (K −1).

Також часто застосовується термін "температурний коефіцієнт провідності". Він дорівнює оберненому значенню коефіцієнта опору.

Температурна залежність опору металевих сплавів, газів, легованих напівпровідниківі електролітівносить складніший характер.

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Палац Корнякта
• Приватне життя Шерлока Холмса (фільм)

Дивитись що таке "Температурний коефіцієнт електричного опору" в інших словниках:

температурний коефіцієнт питомого електричного опору провідникового матеріалу- Відношення похідної питомого електричного опору провідникового матеріалу за температурою цього опору. [ГОСТ 22265 76] Тематики провідникові матеріали … Довідник технічного перекладача

Температурний коефіцієнт питомого електричного опору провідникового матеріалу- 29. Температурний коефіцієнт питомого електричного опору провідникового матеріалу Відношення похідної питомого електричного опору провідникового матеріалу за температурою цього опору Джерело: ГОСТ 22265 76: …

ГОСТ 6651-2009: Державна система забезпечення єдності вимірів. Термоперетворювачі опору з платини, міді та нікелю. Загальні технічні вимоги та методи випробувань– Термінологія ГОСТ 6651 2009: Державна система забезпечення єдності вимірювань. Термоперетворювачі опору з платини, міді та нікелю. Загальні технічні вимоги та методи випробувань оригінал документа: 3.18 час термічної реакції. Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

ГОСТ Р 8.625-2006: Державна система забезпечення єдності вимірів. Термометри опору з платини, міді та нікелю. Загальні технічні вимоги та методи випробувань– Термінологія ГОСТ Р 8.625 2006: Державна система забезпечення єдності вимірів. Термометри опору з платини, міді та нікелю. Загальні технічні вимоги та методи випробування оригінал документа: 3.18 час термічної реакції: Час … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Термометр опору- Умовне графічне позначення термометра опору Термометр опору електронний прилад, призначений для вимірювання температури та заснований на залежності електричного опору … Вікіпедія

Термометр опору- прилад для вимірювання температури, принцип дії якого заснований на зміні електричного опору чистих металів, сплавів і напівпровідників з температурою (на збільшенні опору R з підвищенням… …)

Алюміній- (Aluminum) Сплави та виробництво алюмінію, загальна характеристика Al Фізичні та хімічні властивості алюмінію, отримання та знаходження в природі Al, застосування алюмінію Зміст Зміст Розділ 1. Назва та історія відкриття. Розділ 2. Загальна… Енциклопедія інвестора

Тепловий витратомір- Тепловий витратомір витратомір, у якому для вимірювання швидкості потоку рідини або газу використовується ефект перенесення тепла від нагрітого тіла рухомим середовищем. Розрізняють калориметричні та термоанемометричні витратоміри. Зміст 1… … Вікіпедія

Алюміній- 13 Магній ← Алюміній → Кремній B Al ↓ Ga … Вікіпедія

Залізо- (Латинське Ferrum) Fe, хімічний елемент VIII групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 26, атомна маса 55847; блискучі сріблястий білий метал. Елемент у природі складається з чотирьох стабільних ізотопів: 54Fe (5,84%), … Велика Радянська Енциклопедія