Электроника:Постоянный ток/Физика проводников и диэлектриков/Температурный коэффициент сопротивления: различия между версиями
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Нет описания правки |
||
(не показана 1 промежуточная версия 1 участника) | |||
Строка 5: | Строка 5: | ||
=Температурный коэффициент сопротивления<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-12/temperature-coefficient-resistance/ www.allaboutcircuits.com - Temperature Coefficient of Resistance]</ref>= | =Температурный коэффициент сопротивления<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-12/temperature-coefficient-resistance/ www.allaboutcircuits.com - Temperature Coefficient of Resistance]</ref>= | ||
Вы могли заметить, что в таблице удельных сопротивлений все значения указаны для температуры 20°C. Если вы подозреваете, что удельное сопротивление материала может изменяться с температурой, то вы правы, так оно и есть! | Вы могли заметить, что в таблице удельных сопротивлений все значения указаны для температуры 20°C. Если вы подозреваете, что [[удельное сопротивление]] материала может изменяться с температурой, то вы правы, так оно и есть! | ||
Значения сопротивления для проводов при любой температуре, отличной от стандартной (обычно указываемой на уровне 20 градусов Цельсия) определяются по такой формуле: | Значения [[сопротивления]] для проводов при любой температуре, отличной от стандартной (обычно указываемой на уровне 20 градусов Цельсия) определяются по такой формуле: | ||
[[File:Формула нахождения удельного сопротивления при температуре, отличающейся от 20°C_1_10032021_2059.png|frame|center|Рис. 1. Формула нахождения удельного сопротивления при температуре, отличающейся от 20°C.]] | [[File:Формула нахождения удельного сопротивления при температуре, отличающейся от 20°C_1_10032021_2059.png|frame|center|'''Рис. 1.''' Формула нахождения удельного сопротивления при температуре, отличающейся от 20°C.|alt=Рис. 1. Формула нахождения удельного сопротивления при температуре, отличающейся от 20°C.]] | ||
Константа | [[Константа]] «альфа» (α) известна как [[температурный коэффициент сопротивления]]. Это коэффициент изменения сопротивления на каждый градус изменения температуры. Так же, как все материалы имеют определённое [[удельное сопротивление]] (при стандартных 20°C), их [[удельное сопротивление]] в зависимости от температуры также меняется на определенную величину для каждого материала. Для чистых [[металл]]ов этот коэффициент является положительным числом, что означает, что с повышением температуры [[сопротивление]] увеличивается. Для таких элементов как [[углерод]], [[кремний]] и [[германий]] этот коэффициент является отрицательным числом, что означает что с повышением температуры [[сопротивление]] уменьшается. Для некоторых металлических сплавов [[температурный коэффициент сопротивления]] очень близок к нулю, это означает, что при изменении температуры [[сопротивление]] практически не меняется (между прочим, крайне полезное свойство, если вы хотите построить [[прецизионный резистор]] из металлической проволоки!). В следующей таблице приведены [[температурные коэффициенты сопротивления]] для нескольких распространенных [[металл]]ов, как чистых, так и [[легированных]]: | ||
{|class="wikitable" style="margin:0 auto" | {|class="wikitable" style="margin:0 auto" | ||
Строка 82: | Строка 82: | ||
|} | |} | ||
<nowiki>*</nowiki> = Стальной сплав с содержанием железа 99,5% и | '''<nowiki>*</nowiki>''' = Стальной сплав с содержанием [[железа]] 99,5% и [[углерод]]а 0,5%. | ||
{{ads2}} | {{ads2}} | ||
Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как температура может повлиять на сопротивление провода и, следовательно, на производительность всей схемы: | Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как [[температура]] может повлиять на [[сопротивление]] провода и, следовательно, на производительность всей схемы: | ||
[[File:Пример схемы, работоспособность которой рассчитаем при разных температурах внешней среды_2_10032021_2100.png|frame|center|Рис. 2. Пример схемы, работоспособность которой рассчитаем при разных температурах внешней среды.]] | [[File:Пример схемы, работоспособность которой рассчитаем при разных температурах внешней среды_2_10032021_2100.png|frame|center|'''Рис. 2.''' Пример схемы, работоспособность которой рассчитаем при разных температурах внешней среды.|alt=Рис. 2. Пример схемы, работоспособность которой рассчитаем при разных температурах внешней среды.]] | ||
Эта схема имеет полное сопротивление проводов (провод 1 + провод 2) в 30 Ом при стандартной температуре. Составив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления, получим: | Эта схема имеет полное [[сопротивление]] проводов (провод 1 + провод 2) в 30 Ом при стандартной температуре. Составив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления, получим: | ||
[[File:Табличным методом рассчитаем напряжение и силу тока для каждого элемента цепи_3_10032021_2100.png|frame|center|Рис. 3. Табличным методом рассчитаем напряжение и силу тока для каждого элемента цепи.]] | [[File:Табличным методом рассчитаем напряжение и силу тока для каждого элемента цепи_3_10032021_2100.png|frame|center|'''Рис. 3.''' Табличным методом рассчитаем напряжение и силу тока для каждого элемента цепи.|alt=Рис. 3. Табличным методом рассчитаем напряжение и силу тока для каждого элемента цепи.]] | ||
При 20°C мы получаем 12,5 В на нагрузке и 1,5 В (0,75 + 0,75) падения напряжения на проводах (являющихся своего рода | При 20°C мы получаем 12,5 В на нагрузке и 1,5 В (0,75 + 0,75) [[падения напряжения]] на проводах (являющихся своего рода [[резистор]]ами). Если бы температура проводки поднялась до 35°C, мы могли бы легко определить изменение [[сопротивления]] для каждого отрезка провода. Предполагая использование медной проволоки (α = 0,004041), получаем: | ||
[[File:Изменение сопротивления для обоих участков провода при повышении температуры от 35°C до 20°C_4_10032021_2100.png|frame|center|Рис. 4. Изменение сопротивления для обоих участков провода при повышении температуры от 35°C до 20°C.]] | [[File:Изменение сопротивления для обоих участков провода при повышении температуры от 35°C до 20°C_4_10032021_2100.png|frame|center|'''Рис. 4.''' Изменение сопротивления для обоих участков провода при повышении температуры от 35°C до 20°C.|alt=Рис. 4. Изменение сопротивления для обоих участков провода при повышении температуры от 35°C до 20°C.]] | ||
Пересчитав значения в таблице нашей схемы, увидим, какие изменения принесёт это повышение температуры: | Пересчитав значения в таблице нашей схемы, увидим, какие изменения принесёт это повышение температуры: | ||
[[File:Изменилась температура – изменилось сопротивление проводов_5_10032021_2101.png|frame|center|Рис. 5. Изменилась температура – изменилось сопротивление проводов. Пересчитаем в таблице значения для напряжения и силы тока всех элементов схемы.]] | [[File:Изменилась температура – изменилось сопротивление проводов_5_10032021_2101.png|frame|center|'''Рис. 5.''' Изменилась температура – изменилось сопротивление проводов. Пересчитаем в таблице значения для напряжения и силы тока всех элементов схемы.|alt=Рис. 5. Изменилась температура – изменилось сопротивление проводов. Пересчитаем в таблице значения для напряжения и силы тока всех элементов схемы.]] | ||
Как видите, в результате повышения температуры напряжение на нагрузке снизилось (с 12,5 до 12,42 В), а на проводах увеличилось (с 0,75 до 0,79 В). Хотя изменения могут показаться несущественными, они могут быть значительными для линий электропередач, протянутых на несколько километров между | Как видите, в результате повышения температуры [[напряжение]] на нагрузке снизилось (с 12,5 до 12,42 В), а на проводах увеличилось (с 0,75 до 0,79 В). Хотя изменения могут показаться несущественными, они могут быть значительными для [[линий электропередач]], протянутых на несколько километров между [[электростанция]]ми и [[подстанция]]ми, [[подстанция]]ми и [[нагрузка]]ми. Фактически, [[электроэнергетические компании]] часто должны учитывать изменения [[сопротивления]] линии в результате сезонных колебаний [[температуры]] при расчёте допустимой нагрузки системы. | ||
== Итог == | == Итог == | ||
* Большинство проводящих материалов изменяют удельное сопротивление при изменении температуры проводника. Поэтому значения удельного сопротивления всегда указываются для стандартной температуры (обычно 20°C или 25°C, иногда бывает что и 0°C). | * Большинство проводящих материалов изменяют [[удельное сопротивление]] при изменении температуры проводника. Поэтому значения удельного сопротивления всегда указываются для стандартной температуры (обычно 20°C или 25°C, иногда бывает что и 0°C). | ||
* Коэффициент изменения сопротивления на каждый градус Цельсия изменения температуры называется температурным коэффициентом сопротивления. Этот коэффициент представлен греческой строчной буквой «альфа» (α). | * Коэффициент изменения [[сопротивления]] на каждый градус Цельсия изменения температуры называется [[температурным коэффициентом сопротивления]]. Этот коэффициент представлен греческой строчной буквой «альфа» (α). | ||
* Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с повышением температуры. Чистые | * Положительный коэффициент для материала означает, что его [[сопротивление]] увеличивается с повышением температуры. Чистые [[металл]]ы обычно имеют положительный [[температурный коэффициент сопротивления]]. Коэффициенты, приближающиеся к нулю, могут быть получены путем [[легирования]] некоторых [[металл]]ов. | ||
* Отрицательный коэффициент для материала означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Полупроводниковые материалы (углерод, кремний, германий) обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты сопротивления. | * Отрицательный коэффициент для материала означает, что его [[сопротивление]] уменьшается с повышением температуры. [[Полупроводниковые материалы]] ([[углерод]], [[кремний]], [[германий]]) обычно имеют отрицательные [[температурные коэффициенты сопротивления]]. | ||
* Формула, используемая для определения сопротивления проводника при температуре, отличной от указанной в таблице сопротивлений, выглядит следующим образом: | * Формула, используемая для определения сопротивления проводника при температуре, отличной от указанной в таблице сопротивлений, выглядит следующим образом: | ||
Строка 116: | Строка 116: | ||
=См.также= | =См.также= | ||
=Внешние ссылки= | =Внешние ссылки= | ||
Строка 122: | Строка 122: | ||
<references /> | <references /> | ||
{{Навигационная таблица/Электроника}} | {{Навигационная таблица/Портал/Электроника}} | ||
[[Категория:Теория]] | |||
[[Категория:Теория по электронике]] | |||
[[Категория:Постоянный ток]] | |||
[[Категория:Температурный коэффициент сопротивления]] | |||
[[Категория:Физика проводников и диэлектриков]] |
Текущая версия от 21:49, 22 мая 2023
Температурный коэффициент сопротивления[1]
Вы могли заметить, что в таблице удельных сопротивлений все значения указаны для температуры 20°C. Если вы подозреваете, что удельное сопротивление материала может изменяться с температурой, то вы правы, так оно и есть!
Значения сопротивления для проводов при любой температуре, отличной от стандартной (обычно указываемой на уровне 20 градусов Цельсия) определяются по такой формуле:
Константа «альфа» (α) известна как температурный коэффициент сопротивления. Это коэффициент изменения сопротивления на каждый градус изменения температуры. Так же, как все материалы имеют определённое удельное сопротивление (при стандартных 20°C), их удельное сопротивление в зависимости от температуры также меняется на определенную величину для каждого материала. Для чистых металлов этот коэффициент является положительным числом, что означает, что с повышением температуры сопротивление увеличивается. Для таких элементов как углерод, кремний и германий этот коэффициент является отрицательным числом, что означает что с повышением температуры сопротивление уменьшается. Для некоторых металлических сплавов температурный коэффициент сопротивления очень близок к нулю, это означает, что при изменении температуры сопротивление практически не меняется (между прочим, крайне полезное свойство, если вы хотите построить прецизионный резистор из металлической проволоки!). В следующей таблице приведены температурные коэффициенты сопротивления для нескольких распространенных металлов, как чистых, так и легированных:
Материал | Элемент/Сплав | «Альфа» на градус Цельсия |
---|---|---|
Никель | Элемент | 0,005866 |
Железо | Элемент | 0,005671 |
Молибден | Элемент | 0,004579 |
Вольфрам | Элемент | 0,004403 |
Алюминий | Элемент | 0,004308 |
Медь | Элемент | 0,004041 |
Серебро | Элемент | 0,003819 |
Платина | Элемент | 0,003729 |
Золото | Элемент | 0,003715 |
Цинк | Элемент | 0,003847 |
Сталь* | Сплав | 0,003 |
Нихром | Сплав | 0,00017 |
Нихром V | Сплав | 0,00013 |
Манганин | Сплав | +/- 0,000015 |
Константан | Сплав | -0,000074 |
* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5% и углерода 0,5%.
Давайте посмотрим на пример схемы, чтобы увидеть, как температура может повлиять на сопротивление провода и, следовательно, на производительность всей схемы:
Эта схема имеет полное сопротивление проводов (провод 1 + провод 2) в 30 Ом при стандартной температуре. Составив таблицу значений напряжения, тока и сопротивления, получим:
При 20°C мы получаем 12,5 В на нагрузке и 1,5 В (0,75 + 0,75) падения напряжения на проводах (являющихся своего рода резисторами). Если бы температура проводки поднялась до 35°C, мы могли бы легко определить изменение сопротивления для каждого отрезка провода. Предполагая использование медной проволоки (α = 0,004041), получаем:
Пересчитав значения в таблице нашей схемы, увидим, какие изменения принесёт это повышение температуры:
Как видите, в результате повышения температуры напряжение на нагрузке снизилось (с 12,5 до 12,42 В), а на проводах увеличилось (с 0,75 до 0,79 В). Хотя изменения могут показаться несущественными, они могут быть значительными для линий электропередач, протянутых на несколько километров между электростанциями и подстанциями, подстанциями и нагрузками. Фактически, электроэнергетические компании часто должны учитывать изменения сопротивления линии в результате сезонных колебаний температуры при расчёте допустимой нагрузки системы.
Итог
- Большинство проводящих материалов изменяют удельное сопротивление при изменении температуры проводника. Поэтому значения удельного сопротивления всегда указываются для стандартной температуры (обычно 20°C или 25°C, иногда бывает что и 0°C).
- Коэффициент изменения сопротивления на каждый градус Цельсия изменения температуры называется температурным коэффициентом сопротивления. Этот коэффициент представлен греческой строчной буквой «альфа» (α).
- Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с повышением температуры. Чистые металлы обычно имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Коэффициенты, приближающиеся к нулю, могут быть получены путем легирования некоторых металлов.
- Отрицательный коэффициент для материала означает, что его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Полупроводниковые материалы (углерод, кремний, германий) обычно имеют отрицательные температурные коэффициенты сопротивления.
- Формула, используемая для определения сопротивления проводника при температуре, отличной от указанной в таблице сопротивлений, выглядит следующим образом:
См.также
Внешние ссылки
- Электроника
- Перевод:valemak
- Перевод от valemak
- Перевёл valemak
- Проверка:myagkij
- Оформление:myagkij
- Редактирование:myagkij
- Страницы, где используется шаблон "Навигационная таблица/Телепорт"
- Страницы с телепортом
- Теория
- Теория по электронике
- Постоянный ток
- Температурный коэффициент сопротивления
- Физика проводников и диэлектриков