Jak rezystancja przewodnika zależy od temperatury?
Metale
Jak temperatura wpływa na metale? Aby dowiedzieć się o tej zależności, przeprowadzono eksperyment: akumulator, amperomierz, drut i latarka są połączone ze sobą za pomocą drutów. Następnie musisz zmierzyć prąd w obwodzie. Po dokonaniu odczytów należy doprowadzić palnik do drutu i podgrzać go. Po podgrzaniu drutu widać, że rezystancja wzrasta, a przewodność metalu maleje.
gdzie:
- Drut metalowy
- Bateria
- Amperomierz
Zależność jest wskazana i uzasadniona formułami:
Z tych wzorów wynika, że R przewodnika jest określony wzorem:
Przykład zależności oporności metalu od temperatury znajduje się w filmie:
Konieczne jest również zwrócenie uwagi na taką właściwość, jak nadprzewodnictwo. Jeśli warunki otoczenia są normalne, wówczas po schłodzeniu przewodniki zmniejszają swoją rezystancję. Poniższy wykres pokazuje zależność temperatury i rezystywności rtęci.
Nadprzewodnictwo to zjawisko, które występuje, gdy materiał osiąga temperaturę krytyczną (Kelvin bliski zeru), przy której rezystancja gwałtownie spada do zera.
Gazy
Gazy odgrywają rolę dielektryka i nie mogą przewodzić prądu elektrycznego. Aby się uformować, potrzebni są przewoźnicy. Jony pełnią swoją rolę i powstają pod wpływem czynników zewnętrznych.
Zależność można uznać za przykład. W eksperymencie zastosowano tę samą konstrukcję, co w poprzednim doświadczeniu, tylko przewodniki zastąpiono metalowymi płytkami. Między nimi powinna być niewielka przestrzeń. Amperomierz powinien wskazywać brak prądu. Podczas umieszczania palnika między płytami urządzenie wskaże prąd przepływający przez medium gazowe.
Poniżej znajduje się wykres charakterystyki prądowo-napięciowej wyładowania gazowego, na którym widać, że wzrost jonizacji na początkowym etapie wzrasta, następnie zależność prądu od napięcia pozostaje niezmieniona (to znaczy, gdy wzrost napięcia, prąd pozostaje ten sam) i gwałtowny wzrost prądu, co prowadzi do rozpadu warstwy dielektrycznej .
Rozważ przewodnictwo gazów w praktyce. Przepływ prądu elektrycznego w gazach jest wykorzystywany w lampach fluorescencyjnych i lampach. W tym przypadku katoda i anoda, dwie elektrody są umieszczone w kolbie, w której znajduje się gaz obojętny. Jak to zjawisko zależy od gazu? Po włączeniu lampy podgrzewane są dwa włókna i powstaje emisja termionowa.Wewnątrz żarówka jest pokryta luminoforem, który emituje światło, które widzimy. Jak rtęć zależy od fosforu? Opary rtęci, bombardowane elektronami, tworzą promieniowanie podczerwone, które z kolei emituje światło.
Jeśli napięcie zostanie przyłożone między katodą i anodą, nastąpi przewodnictwo gazu.
Płyny
Przewodniki prądowe w cieczach to aniony i kationy, które poruszają się pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Elektrony zapewniają znikomą przewodność. Rozważ zależność oporności od temperatury w cieczach.
gdzie:
- Elektrolit
- Bateria
- Amperomierz
Zależność wpływu elektrolitów na ogrzewanie jest określona wzorem:
Gdzie a jest ujemnym współczynnikiem temperatury.
Jak R zależy od ogrzewania (t) pokazano na poniższym wykresie:
Zależność tę należy wziąć pod uwagę podczas ładowania baterii i baterii.
Półprzewodniki
A w jaki sposób rezystancja zależy od nagrzewania półprzewodników? Najpierw porozmawiajmy o termistorach. Są to urządzenia, które pod wpływem ciepła zmieniają swoją oporność elektryczną. Ten półprzewodnik ma współczynnik temperaturowy oporu (TCS) o rząd wielkości wyższy niż metale. Zarówno przewody dodatnie, jak i ujemne mają określone cechy.
Gdzie: 1 - jest to TCS mniejszy od zera; 2 - TCS jest większy od zera.
Aby takie przewodniki, jak termistory, zaczęły działać, weź dowolny punkt charakterystyki I-V jako podstawę:
- jeśli temperatura elementu jest mniejsza niż zero, wówczas takie przewodniki są używane jako przekaźnik;
- do kontrolowania zmieniającego się prądu, a także jakiej temperatury i napięcia, użyj sekcji liniowej.
Termistory są używane do sprawdzania i pomiaru promieniowania elektromagnetycznego, które jest przeprowadzane przy ultrawysokich częstotliwościach. Z tego powodu przewodniki te są stosowane w systemach takich jak alarmy przeciwpożarowe, weryfikacja ciepła i kontrola wykorzystania mediów masowych i cieczy. Termistory, w których TCS jest mniejszy od zera, są stosowane w układach chłodzenia.
Teraz o termoparach. Jak zjawisko Seebecka wpływa na termopary? Zależność polega na tym, że takie przewodniki działają na podstawie tego zjawiska. Gdy temperatura złącza wzrasta wraz z ogrzewaniem, na styku obwodu zamkniętego pojawia się pole elektromagnetyczne. W ten sposób ujawnia się ich zależność, a energia cieplna zamienia się w elektryczność. Aby w pełni zrozumieć proces, zalecamy zapoznanie się z naszymi instrukcjamijak samemu zrobić generator termoelektryczny.
Takie urządzenie nazywa się termoparą. Termopary są wykorzystywane jako źródła prądu o niskiej mocy, a także do pomiaru temperatur cyfrowego urządzenia komputerowego, w których wymiary powinny być małe, a odczyty dokładne.
Więcej szczegółów na temat półprzewodników i wpływu ogrzewania na ich rezystancję opisano w filmie:
Cóż, ostatnia rzecz, o której chciałbym porozmawiać, to lodówki i grzejniki półprzewodnikowe. Złącza półprzewodnikowe zapewniają w projekcie różnicę temperatur do sześćdziesięciu stopni. Dzięki temu zaprojektowano szafę chłodniczą. Temperatura chłodzenia w takiej komorze osiąga - 16 stopni. Podstawą działania elementów jest zastosowanie termopar, przez które przepływa prąd elektryczny.
Zbadaliśmy więc zależność rezystancji przewodnika od temperatury. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie zrozumiałe i przydatne!
Na pewno nie wiesz:
Ładowanie ...
