Misning harorat koeffitsienti. Misning qarshilikning harorat koeffitsienti. Elektr qarshiligining harorat koeffitsienti
Supero'tkazuvchilar materiallarning asosiy xususiyatlari:
- Issiqlik o'tkazuvchanligi;
- Kontakt potentsial farqi va termoelektromotor kuch;
- Chidamlilik va cho'zilish cho'zilishi.
r - materialning qarshilik ko'rsatish qobiliyatini tavsiflovchi qiymat elektr toki. Maxsus qarshilik quyidagi formula bilan ifodalanadi:
Uzoq o'tkazgichlar uchun (simlar, arqonlar, kabel yadrolari, shinalar), o'tkazgichning uzunligi l odatda metrda, kesma maydonida ifodalanadi S- mm² da, o'tkazgichning qarshiligi r- Ohda, keyin o'lcham qarshilik
Turli metall o'tkazgichlarning qarshiligi haqidagi ma'lumotlar "Elektr qarshiligi va o'tkazuvchanligi" maqolasida keltirilgan.
a - haroratga qarab o'tkazgich qarshiligining o'zgarishini tavsiflovchi qiymat.
Harorat oralig'ida qarshilikning harorat koeffitsientining o'rtacha qiymati t 2° - t 1 ° ni quyidagi formula bo'yicha topish mumkin:
Turli Supero'tkazuvchilar materiallarning qarshilik harorat koeffitsientlari quyidagi jadvalda keltirilgan.
Metalllarning qarshilik temperatura koeffitsientlarining qiymati
Issiqlik o'tkazuvchanligi
l - modda qatlami orqali vaqt birligida o'tadigan issiqlik miqdorini tavsiflovchi miqdor. Issiqlik o'tkazuvchanligi o'lchami
Issiqlik o'tkazuvchanligi bor katta ahamiyatga ega mashinalar, apparatlar, kabellar va boshqa elektr qurilmalarning termal hisob-kitoblari uchun.
Ba'zi materiallar uchun issiqlik o'tkazuvchanlik qiymati l
| Kumush Mis alyuminiy Guruch Temir, po'lat Bronza Beton G'isht Shisha Asbest Daraxt Cork | 350 - 360 340 180 - 200 90 - 100 40 - 50 30 - 40 0,7 - 1,2 0,5 - 1,2 0,6 - 0,9 0,13 - 0,18 0,1 - 0,15 0,04 - 0,08 |
Yuqoridagi ma'lumotlardan metallar eng katta issiqlik o'tkazuvchanligiga ega ekanligi aniq. Metall bo'lmagan materiallar sezilarli darajada past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Bu, ayniqsa, issiqlik izolatsiyasi uchun ishlatadigan gözenekli materiallar uchun juda past qiymatlarga etadi. Elektron nazariyaga ko'ra, metallarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi elektr o'tkazuvchanligi bilan bir xil o'tkazuvchanlik elektronlari bilan bog'liq.
Kontakt potentsial farqi va termoelektromotor kuch
"Metall Supero'tkazuvchilar" maqolasida aytilganidek, musbat metall ionlari tugunlarda joylashgan kristall panjara, go'yo uning ramkasini shakllantirish. Erkin elektronlar gaz kabi panjarani to'ldiradi, ba'zan "elektron gaz" deb ataladi. Metalldagi elektron gazning bosimi mutlaq haroratga va birlik hajmdagi erkin elektronlar soniga mutanosib bo'lib, bu metallning xususiyatlariga bog'liq. Aloqa nuqtasida ikkita bir-biriga o'xshamaydigan metallar aloqa qilganda, elektron gazning bosimi tenglashadi. Elektron diffuziya natijasida elektronlari soni kamaygan metall musbat, elektronlari soni ortgan metall esa manfiy zaryadlanadi. Kontakt nuqtasida potentsial farq paydo bo'ladi. Bu farq metallar orasidagi harorat farqiga mutanosib va ularning turiga bog'liq. Yopiq zanjirda termoelektrik oqim paydo bo'ladi. Ushbu oqimni yaratadigan elektromotor kuch (EMF) deyiladi termoelektromotor kuch(termo-EMF).
Kontakt potentsiallari farqi hodisasi texnologiyada termojuftlar yordamida haroratni o'lchash uchun ishlatiladi. Turli metallarning birlashmasidagi zanjirdagi kichik oqim va kuchlanishlarni o'lchashda katta potentsial farq paydo bo'lishi mumkin, bu o'lchov natijalarini buzadi. Bunday holda, o'lchov aniqligi yuqori bo'lishi uchun materiallarni tanlash kerak.
Chidamlilik va cho'zilish cho'zilishi
Simlarni tanlashda, kesma, sim materiali va izolyatsiyaga qo'shimcha ravishda, ularning mexanik kuchini hisobga olish kerak. Bu, ayniqsa, simlar uchun to'g'ri keladi havo liniyalari quvvat uzatish Simlar cho'zilgan. Materialga qo'llaniladigan kuch ta'siri ostida, ikkinchisi uzayadi. Agar biz asl uzunlikni belgilasak l 1 va oxirgi uzunlik l 2, keyin farq l 1 - l 2 = D l bo'ladi mutlaq cho'zilish.
Munosabat
chaqirdi nisbiy cho'zilish.
Moddiy yorilish hosil qiluvchi kuch deyiladi buzilish yuki, va bu yukning vayron bo'lish paytidagi materialning tasavvurlar maydoniga nisbati deyiladi. vaqtinchalik kuchlanish kuchi va belgilanadi
uchun kuchlanish kuchi ma'lumotlari turli materiallar quyida keltirilgan.
Turli metallar uchun kuchlanish kuchi qiymati
|
Metall |
Maxsus qarshilik r 20 ºS, Ohm*mm²/m |
Qarshilikning harorat koeffitsienti a, ºS -1 |
|
alyuminiy | ||
|
Temir (po'lat) | ||
|
Konstantan | ||
|
Manganin | ||
Qarshilikning harorat koeffitsienti a 1 ohmlik o'tkazgichning qarshiligi haroratning (o'tkazgichning isishi) 1 ºS ga oshishi bilan qancha ko'payishini ko'rsatadi.
t haroratda o'tkazgichning qarshiligi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:
r t = r 20 + a* r 20 *(t - 20 ºS)
r t = r 20 *,
bu erda r 20 - o'tkazgichning 20 ºS haroratdagi qarshiligi, r t - o'tkazgichning t haroratdagi qarshiligi.
Joriy zichlik
Kesima maydoni S = 4 mm² bo'lgan mis o'tkazgich orqali I = 10 A oqim oqadi.
Oqim zichligi J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².
[I = 2,5 A oqim 1 mm² ko'ndalang kesim maydoni bo'ylab oqadi; davomida ko'ndalang kesim S oqimining oqimi I = 10 A].
To'g'ri to'rtburchaklar (20x80) mm² kesimdagi o'tkazgich shinasi I = 1000 A tokni o'tkazadi. Shinadagi oqim zichligi qanday?
Shinaning tasavvurlar maydoni S = 20x80 = 1600 mm². Joriy zichlik
J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².
Bobinning simi diametri 0,8 mm bo'lgan dumaloq kesimga ega va oqim zichligi 2,5 A / mm² bo'lishiga imkon beradi. Qanday ruxsat etilgan oqim sim orqali o'tishi mumkin (isitish ruxsat etilganidan oshmasligi kerak)?
Simning tasavvurlar maydoni S = p * d²/4 = 3/14*0,8²/4 ≈ 0,5 mm².
Ruxsat etilgan oqim I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.
Transformator sargisi uchun ruxsat etilgan oqim zichligi J = 2,5 A / mm². O'rash orqali I = 4 A oqim o'tadi (diametri) qanday bo'lishi kerak. dumaloq qism o'rash qizib ketmasligi uchun o'tkazgich?
Ko'ndalang kesim maydoni S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²
Ushbu qism 1,42 mm diametrli simga to'g'ri keladi.
4 mm² tasavvurlar bilan izolyatsiyalangan mis sim 38 A maksimal ruxsat etilgan oqimga ega (jadvalga qarang). Ruxsat etilgan oqim zichligi nima? Ruxsat etilgan oqim zichligi nima uchun mis simlar tasavvurlar 1, 10 va 16 mm²?
1). Ruxsat etilgan oqim zichligi
J = I/S = 38 A / 4mm² = 9,5 A/mm².
2). 1 mm² tasavvurlar uchun ruxsat etilgan oqim zichligi (jadvalga qarang)
J = I / S = 16 A / 1 mm² = 16 A / mm².
3). 10 mm² ruxsat etilgan oqim zichligi kesimi uchun
J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A / mm²
4). 16 mm² ruxsat etilgan oqim zichligi kesimi uchun
J = I / S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A / mm².
Ruxsat etilgan oqim zichligi kesmaning ortishi bilan kamayadi. Jadval B sinfidagi izolyatsiyaga ega elektr simlari uchun amal qiladi.
Mustaqil ravishda hal qilinadigan muammolar
Transformator sargisi orqali I = 4 A oqim o'tishi kerak J = 2,5 A / mm² ruxsat etilgan oqim zichligi bilan o'rash simining kesimi qanday bo'lishi kerak? (S = 1,6 mm²)
Diametri 0,3 mm bo'lgan sim 100 mA oqimga ega. Hozirgi zichlik nima? (J = 1,415 A/mm²)
Diametrli izolyatsiyalangan simdan yasalgan elektromagnitni o'rash bo'ylab
d = 2,26 mm (izolyatsiyadan tashqari) 10 A oqim o'tadi zichlik
joriy? (J = 2,5 A/mm²).
4. Transformator sargisi 2,5 A/mm² oqim zichligiga imkon beradi. O'rashdagi oqim 15 A. Dumaloq simning (izolyatsiyadan tashqari) eng kichik kesimi va diametri qanday? (mm² da; 2,76 mm).
Metall qarshilikning harorat koeffitsientlari
Muammo 18.1. Haroratni o'lchash uchun haroratda bo'lgan temir sim ishlatilgan t 1 = 10 ° C qarshilik R 1 = 15 ohm. Bir oz haroratda t 2 u qarshilik ko'rsatdi R 2 = 18,25 ohm. Bu haroratni toping. Harorat koeffitsienti temir qarshiligi a = 6,0×10 –3 1/°S.
Raqamli qiymatlarni almashtiramiz:
Javob: 
.
STOP! O'zingiz qaror qiling: A5, B7-B9, C3-C4.
Muammo 18.2. Haroratni toping t 2 volfram filamentli lampochka, agar kuchlanishli tarmoqqa ulangan bo'lsa U= 220 V oqim filament orqali oqadi I= 0,68 A. Haroratda t 1 = 20 ° C ipning qarshiligi R 1 = 36 Ohm. Volfram qarshiligining harorat koeffitsienti a = 4,8 × 10 -3 1 / ° S.
Javob: 
STOP! O'zingiz qaror qiling: B10–B12, C4, C6, C8.
Supero'tkazuvchanlik
 Guruch. 18.3 |
1911 yilda golland olimi Kamerlingh Onnes mutlaq nolga yaqin haroratlarda ba'zi moddalarning qarshiligi keskin nolga tushishini aniqladi (18.3-rasm). Ushbu hodisa supero'tkazuvchanlik deb nomlangan. Supero'tkazuvchilar halqasida hayajonlangan oqim manba olib tashlanganidan keyin o'chmasdan oylar va yillar davomida davom etishi mumkin.
Sof metallarning taxminan yarmi o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi mumkin va hozirda jami mingdan ortiq o'ta o'tkazgichlar ma'lum. Sof metallardan niobiy eng yuqori o'tish haroratiga ega (9,3 K), qotishmalar orasida "rekordchi" niobiyning germaniy (23,2 K) bilan birikmasidir.
Kuchli magnit maydonda supero'tkazuvchanlik yo'qoladi. Supero'tkazgichning harorati o'tish nuqtasidan qanchalik uzoq bo'lsa, vayron qiluvchi magnit maydon qanchalik kuchli bo'lishi kerak. Bunday halokatli magnit maydon supero'tkazgichdagi oqimning o'zi ham bo'lishi mumkin. Ba'zi qotishmalar bir necha ming amperlik oqimlarda o'ta o'tkazuvchanlikni saqlab turishga muvaffaq bo'ladi.
Xona haroratiga yaqin haroratda o'ta o'tkazuvchan materiallarni yaratish mumkinmi yoki yo'qmi, hali noma'lum. Bunday materiallarning yaratilishi elektr energiyasini istalgan masofaga yo'qotishsiz uzatish imkonini beradi. Biroq, hozirgi vaqtda suyuq geliy bilan sovutilgan (qaynoq nuqtasi 4,2 K) o'ta o'tkazgichli o'rashli elektromagnitlar ko'pincha zarracha tezlatgichlarida qo'llaniladi. kuchli generatorlar joriy va ba'zi boshqa qurilmalarda. Katta amaliy ahamiyati 77 K bo'lgan oson va arzon suyuq azotning qaynash nuqtasida o'ta o'tkazuvchanlik holatini saqlab turishga qodir materiallar yaratilishi mumkin edi.
Supero'tkazuvchilar qarshiligi (R) (qarshilik) () haroratga bog'liq. Haroratning ozgina o'zgarishiga bog'liqlik () funktsiya sifatida taqdim etiladi:
0 o C haroratda o'tkazgichning qarshiligi qayerda; — qarshilikning harorat koeffitsienti.
TA'RIF
Harorat koeffitsienti elektr qarshilik () deyiladi jismoniy miqdor, o'tkazgich 1 o S ga qizdirilganda sodir bo'ladigan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismining (yoki muhitning qarshiligi ()) nisbiy o'sishiga (R) teng. Matematik jihatdan qarshilikning harorat koeffitsientini aniqlash quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Qiymat elektr qarshiligi va harorat o'rtasidagi munosabatni tavsiflaydi.
Ko'pgina metallar uchun diapazondagi haroratlarda ko'rib chiqilayotgan koeffitsient doimiy bo'lib qoladi. Sof metallar uchun qarshilikning harorat koeffitsienti ko'pincha olinadi
Ba'zan ular qarshilikning o'rtacha harorat koeffitsienti haqida gapirib, uni quyidagicha belgilaydilar:
Qaerda - o'rtacha qiymat ma'lum bir harorat oralig'ida harorat koeffitsienti ().
Har xil moddalar uchun qarshilikning harorat koeffitsienti
Aksariyat metallar qarshilikning harorat koeffitsienti noldan kattaroqdir. Bu shuni anglatadiki, metallarning qarshiligi harorat oshishi bilan ortadi. Bu termal tebranishlarni kuchaytiradigan kristall panjara ustidagi elektronlarning tarqalishi natijasida yuzaga keladi.
Mutlaq nolga yaqin haroratlarda (-273 o C) qarshilik katta raqam metallar keskin nolga tushadi. Metalllarning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi aytiladi.
Nopokliklarga ega bo'lmagan yarimo'tkazgichlar qarshilikning salbiy harorat koeffitsientiga ega. Ularning qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi. Bu o'tkazuvchanlik zonasiga o'tadigan elektronlar sonining ko'payishi tufayli yuzaga keladi, ya'ni yarimo'tkazgichning birlik hajmidagi teshiklar soni ortadi.
Elektrolit eritmalari mavjud. Elektrolitlarning qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi. Buning sababi, molekulalarning dissotsiatsiyasi natijasida erkin ionlar sonining ko'payishi, erituvchi molekulalari bilan to'qnashuv natijasida ionlarning tarqalishining ko'payishidan oshib ketadi. Aytish kerakki, elektrolitlar uchun qarshilikning harorat koeffitsienti faqat kichik harorat oralig'ida doimiy qiymatdir.
Birliklar
Qarshilikning harorat koeffitsientini o'lchash uchun asosiy SI birligi:
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Volfram spirali bo'lgan cho'g'lanma lampa B kuchlanishli tarmoqqa ulangan, u orqali oqim A o'tadi, agar o C haroratda Ohm qarshilikka ega bo'lsa, spiralning harorati qanday bo'ladi? Volfram qarshiligining harorat koeffitsienti  .
|
| Yechim | Muammoni hal qilish uchun asos sifatida qarshilikning haroratga bog'liqligi formulasidan foydalanamiz: 0 o C haroratda volfram filamentining qarshiligi qayerda. (1.1) ifodadan ifodalangan holda, bizda: Ohm qonuniga ko'ra, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi uchun bizda:
Keling, hisoblaylik
Qarshilik va haroratni bog'lovchi tenglamani yozamiz: Keling, hisob-kitoblarni bajaramiz: |
| Javob | K |
2-MISA
| Mashq qilish | Haroratda reostatning qarshiligi ga teng, ampermetrning qarshiligi teng va u oqim kuchini ko'rsatadi Reostat temir simdan qilingan, u ampermetr bilan ketma-ket ulangan (1-rasm). Reostat haroratgacha qizdirilsa, ampermetrdan qancha tok o‘tadi? Temir qarshilikning harorat koeffitsientini teng deb hisoblang. |
|
Metall |
Maxsus qarshilik r 20 ºS, Ohm*mm²/m |
Qarshilikning harorat koeffitsienti a, ºS -1 |
|
alyuminiy | ||
|
Temir (po'lat) | ||
|
Konstantan | ||
|
Manganin | ||
Qarshilikning harorat koeffitsienti a 1 ohmlik o'tkazgichning qarshiligi haroratning (o'tkazgichning isishi) 1 ºS ga oshishi bilan qancha ko'payishini ko'rsatadi.
t haroratda o'tkazgichning qarshiligi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:
r t = r 20 + a* r 20 *(t - 20 ºS)
bu erda r 20 - o'tkazgichning 20 ºS haroratdagi qarshiligi, r t - o'tkazgichning t haroratdagi qarshiligi.
Joriy zichlik
Kesima maydoni S = 4 mm² bo'lgan mis o'tkazgich orqali I = 10 A oqim oqadi.
Oqim zichligi J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².
[I = 2,5 A oqim 1 mm² ko'ndalang kesim maydoni bo'ylab oqadi; butun S] kesimida I = 10 A oqim oqadi.
To'g'ri to'rtburchaklar (20x80) mm² kesimdagi o'tkazgich shinasi I = 1000 A tokni o'tkazadi. Shinadagi oqim zichligi qanday?
Shinaning tasavvurlar maydoni S = 20x80 = 1600 mm². Joriy zichlik
J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².
Bobinning simi diametri 0,8 mm bo'lgan dumaloq kesimga ega va oqim zichligi 2,5 A / mm² bo'lishiga imkon beradi. Qanday ruxsat etilgan oqim sim orqali o'tishi mumkin (isitish ruxsat etilganidan oshmasligi kerak)?
Simning tasavvurlar maydoni S = p * d²/4 = 3/14*0,8²/4 ≈ 0,5 mm².
Ruxsat etilgan oqim I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.
Transformator sargisi uchun ruxsat etilgan oqim zichligi J = 2,5 A / mm². O'rash orqali I = 4 A oqim o'tadi, o'tkazgichning dumaloq kesimining kesmasi (diametri) o'rash qizib ketmasligi uchun qanday bo'lishi kerak?
Ko'ndalang kesim maydoni S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²
Ushbu qism 1,42 mm diametrli simga to'g'ri keladi.
4 mm² tasavvurlar bilan izolyatsiyalangan mis sim 38 A maksimal ruxsat etilgan oqimga ega (jadvalga qarang). Ruxsat etilgan oqim zichligi nima? 1, 10 va 16 mm² tasavvurlar bo'lgan mis simlar uchun ruxsat etilgan oqim zichligi qanday?
1). Ruxsat etilgan oqim zichligi
J = I/S = 38 A / 4mm² = 9,5 A/mm².
2). 1 mm² tasavvurlar uchun ruxsat etilgan oqim zichligi (jadvalga qarang)
J = I / S = 16 A / 1 mm² = 16 A / mm².
3). 10 mm² ruxsat etilgan oqim zichligi kesimi uchun
J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A / mm²
4). 16 mm² ruxsat etilgan oqim zichligi kesimi uchun
J = I / S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A / mm².
Ruxsat etilgan oqim zichligi kesmaning ortishi bilan kamayadi. Jadval B sinfidagi izolyatsiyaga ega elektr simlari uchun amal qiladi.
Mustaqil ravishda hal qilinadigan muammolar
Transformator sargisi orqali I = 4 A oqim o'tishi kerak J = 2,5 A / mm² ruxsat etilgan oqim zichligi bilan o'rash simining kesimi qanday bo'lishi kerak? (S = 1,6 mm²)
Diametri 0,3 mm bo'lgan sim 100 mA oqimga ega. Hozirgi zichlik nima? (J = 1,415 A/mm²)
Diametrli izolyatsiyalangan simdan yasalgan elektromagnitni o'rash bo'ylab
d = 2,26 mm (izolyatsiyadan tashqari) 10 A oqim o'tadi zichlik
joriy? (J = 2,5 A/mm²).
4. Transformator sargisi 2,5 A/mm² oqim zichligiga imkon beradi. O'rashdagi oqim 15 A. Dumaloq simning (izolyatsiyadan tashqari) eng kichik kesimi va diametri qanday? (mm² da; 2,76 mm).
Elektr qarshiligining harorat koeffitsienti, TKS- elektr qarshiligining haroratga bog'liqligini ifodalovchi qiymat yoki qiymatlar to'plami.
Qarshilikning haroratga bog'liqligi boshqa xarakterga ega bo'lishi mumkin, bu umumiy holatda qandaydir funktsiya bilan ifodalanishi mumkin. Bu funktsiyani o'lchovli konstanta orqali ifodalash mumkin, bu erda ma'lum bir belgilangan harorat va shaklning o'lchovsiz haroratga bog'liq koeffitsienti:
.Ushbu ta'rifda ma'lum bo'ladiki, koeffitsient faqat muhitning xususiyatlariga bog'liq va o'lchangan ob'ekt qarshiligining mutlaq qiymatiga bog'liq emas (uning geometrik o'lchamlari bilan aniqlanadi).
Agar haroratga bog'liqlik (ma'lum bir harorat oralig'ida) etarlicha silliq bo'lsa, uni quyidagi ko'rinishdagi polinom bilan yaqinlashtirish mumkin:
Polinomning quvvatlaridagi koeffitsientlarga qarshilikning harorat koeffitsientlari deyiladi. Shunday qilib, haroratga bog'liqlik shaklga ega bo'ladi (qisqalik uchun biz uni quyidagicha belgilaymiz):
va agar koeffitsientlar faqat materialga bog'liqligini hisobga olsak, qarshilikni ham ifodalash mumkin:
Koeffitsientlar Kelvin yoki Selsiyning o'lchamlari yoki bir xil darajada boshqa harorat birligiga ega, ammo minus belgisi bilan. Birinchi darajali qarshilikning harorat koeffitsienti xarakterlanadi chiziqli bog'liqlik elektr qarshiligi haroratga bog'liq va kelvinlarda minus birinchi quvvatga (K⁻¹) o'lchanadi. Ikkinchi darajali harorat koeffitsienti kvadratik bo'lib, kelvinlarda minus ikkinchi daraja (K⁻²) bilan o'lchanadi. Imkoniyatlar tugadi yuqori darajalar o‘xshash tarzda ifodalanadi.
Masalan, Pt100 tipidagi platina harorat sensori uchun qarshilikni hisoblash usuli quyidagicha ko'rinadi.
ya'ni 0°C dan yuqori haroratlar uchun koeffitsientlar a₁=3,9803·10⁻³ K⁻¹, a₂=−5,775·10⁻⁷ K⁻² da T₀=0°C (273,15 K) va undan past haroratlar uchun ishlatiladi. 0°C, a₃=4,183·10⁻⁹ K⁻³ va a₄=−4,183·10⁻¹² K⁻⁴ qo'shiladi.
To'g'ri hisob-kitoblar uchun bir nechta kuchlar qo'llanilsa-da, ko'p amaliy holatlarda bitta chiziqli koeffitsient etarli bo'ladi va bu odatda TCS degani. Shunday qilib, masalan, ijobiy TCR haroratning oshishi bilan qarshilikning kuchayishini anglatadi va salbiy TCR pasayishni anglatadi.
Elektr qarshiligining o'zgarishining asosiy sabablari muhitdagi zaryad tashuvchilarning kontsentratsiyasining o'zgarishi va ularning harakatchanligi.
Yuqori TCR bo'lgan materiallar termistorlar va ulardan tayyorlangan ko'prik sxemalarining bir qismi sifatida haroratga sezgir sxemalarda qo'llaniladi. Aniq harorat o'zgarishi uchun termistorlar asoslangan
Qarshilikning harorat koeffitsienti(a) - harorat 1 ga o'zgarganda, K -1 da ifodalangan elektr zanjiri kesimining qarshiligi yoki materialning elektr qarshiligining nisbiy o'zgarishi. Elektronikada rezistorlar, xususan, a qiymati past bo'lgan maxsus metall qotishmalaridan, masalan, manganin yoki konstantan qotishmalaridan va katta musbat yoki yarimo'tkazgichli komponentlardan foydalaniladi. salbiy qiymatlar a (termistorlar). Jismoniy ma'nosi Qarshilikning harorat koeffitsienti tenglama bilan ifodalanadi:
Qayerda dR- elektr qarshiligining o'zgarishi R harorat o'zgarganda dT.
Supero'tkazuvchilar
Ko'pgina metallar uchun qarshilikning haroratga bog'liqligi keng harorat oralig'ida chiziqliga yaqin va formula bilan tavsiflanadi:
R T R0- boshlang'ich haroratda elektr qarshilik T 0 [Ohm]; α - qarshilikning harorat koeffitsienti; DT- harorat o'zgarishi TT 0 [K].Da past haroratlar Supero'tkazuvchilar qarshiligining haroratga bog'liqligi Matizen qoidasi bilan aniqlanadi.
Yarimo'tkazgichlar
NTC termistor qarshiligining haroratga bog'liqligi
Termistorlar kabi yarimo'tkazgichli qurilmalar uchun qarshilikning haroratga bog'liqligi asosan zaryad tashuvchisi kontsentratsiyasining haroratga bog'liqligi bilan belgilanadi. Bu eksponensial munosabat:
R T- T [Ohm] haroratidagi elektr qarshiligi; R∞- T = ∞ [Ohm] haroratda elektr qarshiligi; Wg- tarmoqli bo'shlig'i - ideal (nuqsonsiz) kristalda elektronga ega bo'lmagan energiya qiymatlari diapazoni [eV]; k- Boltsman doimiysi [eV/K].Tenglamaning chap va o'ng tomonlarining logarifmlarini olib, biz quyidagilarni olamiz:
, bu yerda material konstantasi.Termistorning harorat qarshiligi koeffitsienti tenglama bilan aniqlanadi:
R T ning T ga bog'liqligidan biz quyidagilarga ega bo'lamiz:
Manbalar
- Nazariy asos elektrotexnika: Darslik: 3 jild / V. S. Boyko, V. V. Boyko, Yu. Vydolob va boshqalar; Umumiy ostida ed. I. M. Chizhenko, V. S. Boyko. - M.: ShTs "Politexnika" nashriyoti, 2004. - T. 1: birlashtirilgan parametrlarga ega chiziqli elektr davrlarining barqaror rejimlari. - 272 b.: kasal. ISBN 966-622-042-3
- Shegedin A.I. Rassom V.S. Elektrotexnikaning nazariy asoslari. 1-qism: Qo'llanma oliy ta'limning elektrotexnika va elektromexanika mutaxassisliklari bo'yicha masofaviy ta'lim talabalari uchun ta'lim muassasalari. - M .: Magnolia Plus, 2004. - 168 p.
- I.M.Kucheruk, I.T.Gorbachuk, P.P.Lutsik (2006). Umumiy fizika kursi: 3 jildli darslik T.2. Elektr va magnitlanish. Kiev: Texnika.
Rezistivlikni o'lchash natijalariga qisqarish bo'shliqlari, gaz pufakchalari, qo'shimchalar va boshqa nuqsonlar katta ta'sir ko'rsatadi. Bundan tashqari, rasm. 155 shuni ko'rsatadiki, qattiq eritmaga kiruvchi kichik miqdordagi nopoklik ham o'lchangan o'tkazuvchanlikka katta ta'sir qiladi. Shuning uchun elektr qarshiligini o'lchash uchun qoniqarli namunalarni ishlab chiqarishga qaraganda ancha qiyinroq.
dilatometrik tadqiqot. Bu qarshilikning harorat koeffitsienti o'lchanadigan o'zgarishlar diagrammalarini qurishning yana bir usuliga olib keldi.
Qarshilikning harorat koeffitsienti
Haroratda elektr qarshiligi
Matthiessen qattiq eritmada ikkinchi komponentning oz miqdori mavjudligi sababli metall qarshiligining oshishi haroratga bog'liq emasligini aniqladi; shundan kelib chiqadiki, bunday qattiq eritma uchun qiymat konsentratsiyaga bog'liq emas. Bu shuni anglatadiki, qarshilikning harorat koeffitsienti proportsional, ya'ni o'tkazuvchanlik va tarkibiga qarab a koeffitsientining grafigi qattiq eritmaning o'tkazuvchanlik grafigiga o'xshaydi. Ushbu qoidaga, ayniqsa, o'tish metallari uchun juda ko'p istisnolar mavjud, ammo aksariyat hollarda bu taxminan to'g'ri.
Oraliq fazalar qarshiligining harorat koeffitsienti odatda sof metallar bilan bir xil darajada bo'ladi, hatto ulanishning o'zi yuqori qarshilikka ega bo'lgan hollarda ham. Biroq, ma'lum bir harorat oralig'ida harorat koeffitsienti nolga teng yoki salbiy bo'lgan oraliq fazalar mavjud.
Matthessen qoidasi, qat'iy aytganda, faqat qattiq eritmalar uchun qo'llaniladi, lekin u ikki fazali qotishmalar uchun ham to'g'ri ko'rinadigan ko'p holatlar mavjud. Agar qarshilikning harorat koeffitsienti kompozitsiyaga nisbatan chizilgan bo'lsa, egri odatda o'tkazuvchanlik egri chizig'i bilan bir xil shaklga ega, shuning uchun faza o'zgarishi xuddi shu tarzda aniqlanishi mumkin. Ushbu usul mo'rtlik yoki boshqa sabablarga ko'ra o'tkazuvchanlik o'lchovlari uchun mos namunalarni ishlab chiqarish mumkin bo'lmaganda foydalanish uchun qulaydir.
Amalda, ikki harorat orasidagi o'rtacha harorat koeffitsienti qotishmaning bu haroratlarda elektr qarshiligini o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Agar ko'rib chiqilayotgan harorat oralig'ida faza o'zgarishi sodir bo'lmasa, u holda koeffitsient quyidagi formula bilan aniqlanadi:
oraliq kichik bo'lsa, xuddi shunday ma'noga ega bo'ladi. Harorat sifatida qotib qolgan qotishmalar uchun va
Mos ravishda 0 ° va 100 ° ni olish qulay va o'lchovlar söndürme haroratida faza mintaqasini beradi. Biroq, agar o'lchovlar yuqori haroratlarda amalga oshirilsa, fazalar chegarasi haroratlar orasida bo'lishi mumkin bo'lsa, interval 100 ° dan ancha kam bo'lishi kerak.
Guruch. 158. (Qarang: skaner) Kumush-sehrli tizimdagi elektr o'tkazuvchanligi va elektr qarshiligining harorat koeffitsienti (Tamman)
Ushbu usulning katta afzalligi shundaki, a koeffitsienti ikki haroratda namunaning nisbiy qarshiligiga bog'liq va shuning uchun namunadagi chuqurlik va boshqa metallurgiya nuqsonlari ta'sir qilmaydi. O'tkazuvchanlik va harorat koeffitsienti egri chiziqlari
ba'zi qotishma tizimlardagi qarshiliklar bir-birini takrorlaydi. Guruch. 158 Tammannning dastlabki ishidan olingan (egri chiziqlar kumush-magniy qotishmalariga tegishli); keyingi ishlar shuni ko'rsatdiki, qattiq eritmaning hududi haroratning pasayishi bilan kamayadi va faza hududida ustki tuzilma mavjud. Boshqa faza chegaralari Yaqinda ham o'zgarishlarga duch keldi, shuning uchun rasmda keltirilgan diagramma. 158 faqat tarixiy ahamiyatga ega va aniq o'lchovlar uchun foydalanilmaydi.
Erkin elektron kontsentratsiyasi n harorat ortib borayotgan metall o'tkazgichda deyarli o'zgarishsiz qoladi, lekin ularning o'rtacha tezlik termal harakat. Kristalli panjara tugunlarining tebranishlari ham kuchayadi. Muhitning elastik tebranishlari kvanti odatda deyiladi fonon. Kristal panjaraning kichik termal tebranishlarini fononlarning to'plami deb hisoblash mumkin. Haroratning oshishi bilan atomlarning termal tebranishlarining amplitudalari ortadi, ya'ni. tebranish atomi egallagan sferik hajmning kesimi ortadi.
Shunday qilib, harorat oshishi bilan elektronlar ta'sirida drift yo'lida tobora ko'proq to'siqlar paydo bo'ladi. elektr maydoni. Bu elektronning o'rtacha erkin yo'li l qisqarishiga, elektronlarning harakatchanligining pasayishiga va natijada metallarning o'tkazuvchanligining pasayishiga va qarshilikning oshishiga olib keladi (3.3-rasm). Harorati 3K ga o'zgarganda o'tkazgichning qarshiligining ma'lum haroratda ushbu o'tkazgichning qarshilik qiymatiga bog'liq o'zgarishi qarshilikning harorat koeffitsienti deyiladi. TK r yoki qarshilikning harorat koeffitsienti K -3 da o'lchanadi. Metalllarning qarshiligining harorat koeffitsienti ijobiydir. Yuqorida berilgan ta'rifdan kelib chiqqan holda, uchun differentsial ifoda TK r shaklga ega:
Metalllarning elektron nazariyasining xulosalariga ko'ra, qattiq holatda sof metallarning qiymatlari ideal gazlarning kengayish harorat koeffitsientiga (TK) yaqin bo'lishi kerak, ya'ni. 3: 273 =0,0037. Darhaqiqat, ko'pchilik metallar ≈ 0,004 ga ega, ba'zi metallar, jumladan, ferromagnit metallar - temir, nikel va kobalt.
E'tibor bering, har bir harorat uchun harorat koeffitsienti mavjud TK r. Amalda, ma'lum bir harorat oralig'i uchun o'rtacha qiymat ishlatiladi TK r yoki:
Qayerda r3 Va r2- o'tkazgich materialining haroratdagi qarshiligi T3 Va T2 mos ravishda (bu holda T2 > T3); deb ataladigan narsa bor qarshilikning o'rtacha harorat koeffitsienti ushbu materialdan dan harorat oralig'ida T3 oldin T2.