В статье рассмотрим коэффициент зависимости сопротивления от температуры и его влияние на проводимость жидкостей. Эти параметры важны для электроники, физики и химии. Представим таблицы, показывающие, как электросопротивление материалов изменяется с температурой, что поможет в выборе материалов и оптимизации их работы в различных условиях.
Нихром для нагрева: характеристики, назначение, сопротивление, калькулятор: статья блога ТЕРМОЭЛЕМЕНТ
Механические воздействия на нагретое оборудование, подверженное значительным ударам, требуют внимательного выбора метода установки нагревательных элементов.
При умеренных температурах зависимости удельного и общего сопротивления проводника от температуры описываются определенными формулами.
Свойства материалов определяют изменение сопротивления при нагреве в зависимости от их природы. Это изменение можно выразить как относительное изменение сопротивления (или удельного сопротивления) при повышении температуры на 1 К.
При температурах, близких к абсолютному нулю (-273 °С), сопротивление многих металлов резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, когда металл становится сверхпроводником.
Зависимость сопротивления металлов от температуры используется в термометрах сопротивления. Чаще всего в качестве термометрического элемента применяется платиновая проволока, так как ее зависимость сопротивления от температуры хорошо изучена.
Изменения температуры определяются по колебаниям сопротивления проволоки, которые можно измерить. Такие термометры фиксируют как очень низкие, так и очень высокие температуры, когда традиционные жидкостные термометры неэффективны.
Эксперты в области физики и материаловедения подчеркивают важность коэффициента зависимости сопротивления от температуры для понимания проводимости жидкостей. Этот коэффициент позволяет предсказать, как изменяется электрическое сопротивление жидкости при колебаниях температуры, что имеет критическое значение в различных промышленных и научных приложениях. Например, в электронике и энергетике знание этих зависимостей помогает оптимизировать работу устройств, предотвращая перегрев и обеспечивая стабильность работы. Кроме того, таблицы, содержащие данные о коэффициентах для различных жидкостей, становятся незаменимыми инструментами для инженеров и исследователей, позволяя им быстро находить необходимые параметры для расчетов. Таким образом, изучение зависимости сопротивления от температуры открывает новые горизонты для инноваций в технологиях и материалах.
Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры. Температурный коэффициент сопротивления | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, крат
удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник; l длина проводника; S площадь попереч-ного сечения проводника.
| Вещество | Температурный коэффициент сопротивления (α, 1/°C) | Удельная электропроводность (σ, См/м) при 25°C |
|---|---|---|
| Дистиллированная вода | ~0 (практически не проводит ток) | ~0 |
| Морская вода | ~0.02 | ~5 |
| Раствор NaCl (1M) | ~0.02 | ~10 |
| Раствор KCl (1M) | ~0.02 | ~12 |
| Ртуть | 0.00089 | 1060000 |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов, связанных с коэффициентом зависимости сопротивления от температуры и проводимостью жидкостей:
-
Температурный коэффициент сопротивления: Для большинства металлов, таких как медь и алюминий, сопротивление увеличивается с повышением температуры. Это связано с тем, что при нагревании атомы металла начинают колебаться более активно, что затрудняет движение электронов. Температурный коэффициент сопротивления для меди составляет примерно 0,00393 °C⁻¹, что означает, что сопротивление меди увеличивается на 0,393% при каждом градусе Цельсия.
-
Проводимость жидкостей: Проводимость жидкостей зависит не только от температуры, но и от концентрации ионов в растворе. Например, в водных растворах электролитов (таких как соль или кислоты) проводимость значительно увеличивается с повышением температуры, так как ионы становятся более подвижными. Это явление используется в различных приложениях, таких как контроль качества воды и анализ химических реакций.
-
Суперпроводимость: При определенных температурах (обычно очень низких) некоторые материалы становятся сверхпроводниками, что означает, что их электрическое сопротивление падает до нуля. Это явление связано с образованием куперовских пар — связанных электронов, которые могут двигаться без сопротивления. Суперпроводимость открывает новые возможности в области энергетики и технологий, таких как магнитные поезда и квантовые компьютеры.
Температурный коэффициент сопротивления для разных веществ
При температурах близких к абсолютному нулю (-273 °C) сопротивление многих металлов резко снижается до нуля, что называется сверхпроводимостью.
Металлы являются проводниками электрического тока. При повышении температуры их сопротивление увеличивается, а при понижении — уменьшается. Изменение сопротивления на 1 °C называется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).
Существуют металлы с низким ТКС, используемые для производства резисторов, параметры которых слабо зависят от изменений окружающей среды.
Температурный коэффициент электрического сопротивления отражает относительное изменение электрического сопротивления участка цепи или удельного сопротивления материала при изменении температуры на единицу.
ТКС показывает зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K⁻¹).
Также используется термин «температурный коэффициент проводимости», который является обратным значением коэффициента сопротивления.
Температурная зависимость сопротивления металлических сплавов, газов, легированных полупроводников и электролитов имеет более сложный характер.
Смотреть что такое «Температурный коэффициент электрического сопротивления» в других словарях:
Условное графическое обозначение термометра сопротивления Термометр сопротивления электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления … Википедия
Прибор для измерения температуры (См. Температура), принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на увеличении сопротивления R с повышением… …
Тепловой расходомер расходомер, в котором для измерения скорости потока жидкости или газа используется эффект переноса тепла от нагретого тела подвижной средой. Различают калориметрические и термоанемометрические расходомеры. Содержание 1… … Википедия
дилатометричеокого исследования. Это привело к другому методу построения диаграмм состояния, в котором измеряется температурный коэффициент сопротивления .
Удобно взять соответственно 0° и 100° и измерения дадут области фаз при температуре закалки. Однако, если измерения проводят при высоких температурах, интервал должен быть намного меньше, чем 100°, если граница фаз может находиться где-то между температурами
Температу́рный коэффицие́нт электри́ческого сопротивле́ния , ТКС — величина или набор величин, выражающих зависимость электрического сопротивления от температуры.
В таком определении оказывается коэффициент зависит только от свойств среды и не зависит от абсолютного значения сопротивления измеряемого объекта (определяемого его геометрическими размерами).
В случае, если температурная зависимость (в некотором диапазоне температур) достаточно гладкая, может быть достаточно хорошо аппроксимирована полиномом вида:
Коэффициенты при степенях полинома, , называется температурными коэффициентами сопротивления. Таким образом температурная зависимость будет иметь вид (для краткости обозначим как ):
то есть для температур выше 0°C используются коэффициенты α₁=3,9803·10⁻³ К⁻¹, α₂=−5,775·10⁻⁷ К⁻² при T₀=0°C (273,15 К), а для температур ниже 0°C добавляются ещё α₃=4,183·10⁻⁹ K⁻³ и α₄=−4,183·10⁻¹² K⁻⁴.
Основными причинами изменения электрического сопротивления являются изменение концентрация носителей заряда в среде и их подвижности.
Материалы с высоким ТКС используются в термочувствительных цепях в составе терморезисторов и мостовых схем из них. Для точных изменений температуры широко используются терморезисторы на основе
Зависимость сопротивления проводника от температуры: график, видео, формулы
Электроны чаще взаимодействуют с ионами, что снижает скорость их упорядоченного движения, то есть электрического тока.
Проводимость и электросопротивление
Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:
Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:
Проводимость жидкостей
Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. В жидкостях основными носителями электрического заряда являются ионы. При повышении температуры их концентрация и электропроводность увеличиваются, что значительно увеличивает мощность электродного котла при нагреве от 20 до 100 градусов.
Электросопротивление проводов
Сопротивление проводов
Определение активных и индуктивных сопротивлений проводов
Это относительное изменение удельного сопротивления проводника при повышении температуры на 1 К.
Температурный коэффициент упругости
В ядерной технике температурный коэффициент реактивности является мерой изменения реактивности (приводящего к изменению мощности), вызванного изменением температуры компонентов реактора или теплоносителя реактора. Это можно определить как
Тепловой коэффициент электрической цепи частей иногда определяется как ппм / ° C , или частей на миллион / K . Он определяет долю (выраженную в миллионных долях), на которую его электрические характеристики будут отклоняться при достижении температуры выше или ниже рабочей температуры .
Зависимость сопротивление от температуры
Он отражает относительное изменение удельного сопротивления проводника при повышении температуры на 1 К.
Жидкости
Проводники тока в жидкости – это анионы и катионы, которые движутся за счет электрического внешнего поля. Электроны обеспечивают незначительную проводимость. Рассмотрим зависимость сопротивления от температуры в жидкостях.
Такое устройство носит название термопары. Термоэлементы применяются как источники тока малой мощности, а также для измерения температур цифрового вычислительного прибора, у которых размеры должны быть маленькие, а показания точные.
Сопротивление металлов связано с тем, что электроны, движущиеся в проводнике, взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и теряют при этом часть энергии, которую они приобретают в электрическом поле.
Опыт показывает, что сопротивление металлов зависит от температуры. Каждое вещество можно характеризовать постоянной для него величиной, называемой температурным коэффициентом сопротивления α
— удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник;
l
—длина проводника;
S —
площадь попереч-ного сечения проводника.
Сопротивление проводников входит в за-кон Ома для однородного участка цепи I =
U /R
, из которого и может быть определено
R =U /I
.
Из последней формулы выходит, что со-противление проводника постоянно, посколь-ку, в соответствии с законом Ома, во сколь-ко раз увеличиваем напряжение на концах проводника, во столько же раз возрастает и сила тока в нем.
при нагревании спирали и при постоянном напряжении сила тока в цепи уменьшается, что свидетельствует об увеличении сопротивления спирали при по-вышении ее температуры.
Если иметь в виду, что размеры металлов при нагревании изменяются мало, то со-ответствующую формулу можно записать и для удельного сопротивления металлических проводников
ρ =
ρ 0 (
1
+αt°).
Рассмотрим, что означает коэффициент в полученных формулах. Если при 0°C со-противление проводника R 0 ,
а при
t°
C со-противление его
R,
то относительное изме-нение сопротивления, как показывает эксперимент,
(R —R 0) /R 0 =αt°
C. Материал с сайта
Температурный коэффициент сопро-тивления
равен относительному изменению сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 К.
Для всех металлических проводников α
Почему же возрастает сопротивление ме-таллических проводников с повышением температуры? Дело в том, что при нагре-вании металла возрастает интенсивность ко-лебаний ионов кристаллической решетки и скорость хаотического движения электро-нов.
Электроны чаще сталкиваются с ионами, что и уменьшает скорость их направленного движения, которое и является электричес-ким током.
График зависимости сопротивления от температуры в вакууме
Зависимость сопротивления от температуры для вакуума
Зависимость сопротивления в вакууме от температуры
Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры
Практическое применение температурного коэффициента сопротивления в электронике и энергетике
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) является важным параметром, который определяет, как изменяется электрическое сопротивление материала с изменением температуры. Этот коэффициент имеет значительное влияние на различные области, включая электронику и энергетику, где точность и надежность компонентов критически важны.
В электронике ТКС используется для проектирования и оптимизации различных компонентов, таких как резисторы, термисторы и полупроводники. Например, резисторы с низким ТКС применяются в цепях, где требуется стабильность сопротивления при изменении температуры. Это особенно важно в прецизионных устройствах, таких как измерительные приборы и аудиотехника, где даже небольшие изменения сопротивления могут привести к значительным искажениям сигнала.
Термисторы, которые являются типом резисторов, чувствительных к температуре, используют ТКС для создания термометров и систем контроля температуры. Негативный температурный коэффициент (NTC) термисторов, например, позволяет им снижать сопротивление при повышении температуры, что делает их идеальными для использования в системах защиты от перегрева и в автоматических системах управления климатом.
В области энергетики ТКС играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электрических сетей и трансформаторов. Например, трансформаторы, работающие при высоких температурах, могут испытывать изменения в сопротивлении обмоток, что влияет на их эффективность и надежность. Понимание ТКС позволяет инженерам предсказывать поведение трансформаторов при различных температурных режимах и разрабатывать системы охлаждения, которые минимизируют потери энергии.
Кроме того, ТКС важен для разработки новых материалов, таких как проводники и полупроводники, которые могут работать в экстремальных условиях. Исследования в этой области направлены на создание материалов с низким ТКС, что позволит снизить потери энергии и повысить эффективность электрических систем.
Таким образом, температурный коэффициент сопротивления является критически важным параметром, который находит широкое применение в электронике и энергетике. Его понимание и правильное использование позволяют создавать более эффективные и надежные устройства, что в свою очередь способствует развитию технологий и улучшению качества жизни.
Вопрос-ответ
Каков коэффициент зависимости сопротивления от температуры?
Фактор изменения сопротивления на градус Цельсия изменения температуры называется температурным коэффициентом сопротивления. Этот фактор обозначается греческой строчной буквой «альфа» (α). Положительный коэффициент для материала означает, что его сопротивление увеличивается с ростом температуры.
Как зависит сопротивление проводников от температуры?
С ростом температуры электрическое сопротивление проводников увеличивается, с понижением – уменьшается. При очень низких температурах сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля (сверхпроводимость).
Чему равен температурный коэффициент электрического сопротивления материала проводника?
Температурный коэффициент сопротивления равен отношению относительного изменения сопротивления определенного участка электрической цепи к температуре, вызвавшему это изменение сопротивления.
По какой формуле определяется температурный коэффициент сопротивления проводников?
Относительное изменение сопротивления проводника ∆R/R при изменении температуры ∆t рассчитывается по формуле: ∆R/R = α * ∆t.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите таблицы коэффициентов зависимости сопротивления от температуры для различных материалов. Это поможет вам лучше понять, как температура влияет на проводимость жидкостей и выбрать подходящий материал для ваших нужд.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на условия эксперимента, такие как давление и состав жидкости. Эти факторы могут значительно повлиять на проводимость и сопротивление, поэтому важно учитывать их при анализе данных.
СОВЕТ №3
Используйте графическое представление данных. Построение графиков зависимости сопротивления от температуры может помочь визуализировать изменения и выявить закономерности, которые не всегда очевидны в таблицах.
СОВЕТ №4
Проводите собственные эксперименты, чтобы проверить теоретические данные. Это не только укрепит ваши знания, но и даст возможность увидеть, как реальные условия могут отличаться от теоретических расчетов.
