Як впливає нагрів на величину опору

Питомий опір металів при нагріванні зростає в результаті прискорення руху атомів в матеріалі провідника зі зростанням температури. Питомий опір електролітів і вугілля при нагріванні, навпаки, зменшується, тому що у цих матеріалів, не рахуючи прискорення руху атомів і молекул, зростає число вільних електронів та іонів в одиниці об`єму.

Деякі сплави, що володіють величезним питомим опором, ніж складові їх метали, практично не змінюють питомого опору з нагріванням (константан, манганін і ін.). Це об`ясяняется невірної структурою сплавів і малим середнім часом вільного пробігу електронів.

Величина, що показує відносний підвищення опору при нагріванні матеріалу на 1 ° (або зменшення при охолодженні на 1 °), іменується температурним коефіцієнтом опору.

Якщо температурний коефіцієнт позначити через α, питомий опір при to = 20о через ρo, то при нагріванні матеріалу до температури t1 його питомий опір p1 = ρo + αρo (t1 - to) = ρo (1 + (α (t1 - to))

і відповідно R1 = Ro (1 + (α (t1 - to))

Температурний коефіцієнт а для міді, алюмінію, вольфраму дорівнює 0,004 1 / град. Тому при нагріванні на 100 ° їх опір зростає на 40%. Для заліза α = 0,006 1 / град, для латуні α = 0,002 1 / град, для фехралі α = 0,0001 1 / град, для ніхрому α = 0,0002 1 / град, для константана α = 0,00001 1 / град , для манганина α = 0,00004 1 / град. Вугілля і електроліти мають негативний температурний коефіцієнт опору. Температурний коефіцієнт для більшості електролітів дорівнює приблизно 0,02 1 / град.

Властивість провідників змінювати своє опору залежно від температури вживається в покажчиках температури опору. Вимірюючи опір, визначають розрахунковим методом навколишнє температуру.Константан, манганин і інші сплави, що мають дуже маленький температурний коефіцієнт опору використовують для виробництва шунтів і додаткових опорів до вимірювальних пристроїв.

Приклад 1. Як зміниться опір Ro сталевого дроту при нагріванні її на 520 °? Температурний коефіцієнт а заліза 0,006 1 / град. За формулою R1 = Ro + Roα (t1 - to) = Ro + Ro 0,006 (520 - 20) = 4Ro, іншими словами опір сталевого дроту при нагріванні її на 520 ° виросте в 4 рази.

Приклад 2. Алюмінієві дроти при температурі -20 ° мають опір 5 ом. Потрібно знайти їх опір при температурі 30 °.

R2 = R1 - αR1 (t2 - t1) = 5 + 0,004 х 5 (30 - (-20)) = 6 ом.

Властивість матеріалів змінювати своє електричний опір при нагріванні або охолодженні вживається для вимірювання температур. Так, термосопротивления, які являють собою дріт з платини або чистого нікелю, вплавлені в кварц, використовуються для вимірювання температур від -200 до +600 °. Напівпровідникові термосопротивления з величезним негативним коефіцієнтом використовуються для чіткого визначення температур в більш вузьких діапазонах.

Напівпровідникові термосопротивления, використовувані для вимірювання температур називають термісторами.

Термістори мають найвищий негативний температурний коефіцієнт опору, іншими словами при нагріванні їх опір зменшується. Термістори роблять з оксидних (підданих окислення) напівпровідникових матеріалів, що складаються з суміші 2-ух або 3-х окислів металів. Найбільшого поширення мають мідно-марганцеві та кобальто-марганцеві термістори. Останні більш чутливі до температури.

Школа для електрика