Paano nakasalalay ang paglaban sa temperatura

Sa kanyang pagsasanay, ang bawat electrician ay nakakaharap ng iba't ibang mga kondisyon para sa pagpasa ng mga carrier ng singil sa mga metal, semiconductor, gas at likido. Ang magnitude ng kasalukuyang ay apektado ng electrical resistance, na nagbabago sa iba't ibang paraan sa ilalim ng impluwensya ng kapaligiran.

Isa sa mga salik na ito ay ang pagkakalantad sa temperatura. Dahil ito ay makabuluhang nagbabago sa mga kondisyon ng kasalukuyang daloy, ito ay isinasaalang-alang ng mga taga-disenyo sa paggawa ng mga de-koryenteng kagamitan. Ang mga tauhan ng elektrikal na kasangkot sa pagpapanatili at pagpapatakbo ng mga instalasyong elektrikal ay dapat na mahusay na gumamit ng mga function na ito sa praktikal na gawain.

Epekto ng temperatura sa electrical resistance ng mga metal

Sa kursong pisika ng paaralan, iminungkahi na magsagawa ng gayong eksperimento: kumuha ng ammeter, isang baterya, isang piraso ng kawad, mga wire sa pagkonekta at isang tanglaw. Sa halip na isang ammeter na may baterya, maaari mong ikonekta ang isang ohmmeter o gamitin ang mode nito sa isang multimeter.

Susunod, kailangan mong tipunin ang electrical circuit na ipinapakita sa larawan at sukatin ang kasalukuyang sa circuit.Ang halaga nito ay ipinahiwatig sa milliammeter scale ng isang itim na arrow.

Ngayon dinadala namin ang apoy ng burner sa wire at sinimulan itong painitin. Kung titingnan mo ang ammeter, makikita mo na ang karayom ​​ay lilipat sa kaliwa at maabot ang posisyon na minarkahan ng pula.

Ang resulta ng eksperimento ay nagpapakita na kapag ang mga metal ay pinainit, ang kanilang conductivity ay bumababa at ang kanilang resistensya ay tumataas.

Ang mathematical na pagbibigay-katwiran ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ibinibigay ng mga formula mismo sa larawan. Sa mas mababang expression ay malinaw na nakikita na ang electrical resistance «R» ng metal conductor ay direktang proporsyonal sa temperatura nito «T» at depende sa ilang iba pang mga parameter.

Paano nililimitahan ng mga heating metal ang electric current sa pagsasanay

Mga lamp na maliwanag na maliwanag

Araw-araw kapag ang mga ilaw ay nakabukas, nakatagpo namin ang pagpapakita ng ari-arian na ito sa mga maliwanag na lampara. Magsagawa tayo ng mga simpleng sukat sa isang 60 watt na bombilya.

Gamit ang pinakasimpleng ohmmeter, na pinapagana ng isang 4.5 V na mababang boltahe na baterya, sinusukat namin ang paglaban sa pagitan ng mga contact ng base at nakikita ang halaga ng 59 ohms. Ang halagang ito ay pagmamay-ari ng isang malamig na thread.

I-screw namin ang bombilya sa socket at ikonekta ito sa pamamagitan ng ammeter ang boltahe ng home network na 220 volts. Ang karayom ​​ng ammeter ay magbabasa ng 0.273 amps. Mula sa Batas ng Ohm para sa isang seksyon ng isang circuit matukoy ang paglaban ng thread sa pinainit na estado. Ito ay magiging 896 ohms at lalampas sa nakaraang pagbabasa ng ohmmeter ng 15.2 beses.

Pinoprotektahan ng labis na ito ang metal ng makinang na katawan mula sa pagkasunog at pagkasira, na tinitiyak ang pangmatagalang operasyon nito sa ilalim ng boltahe.

Power-on transients

Kapag ang thread ay gumagana, ang isang thermal balanse ay nilikha dito sa pagitan ng pag-init ng dumadaan na electric current at ang pag-alis ng bahagi ng init sa kapaligiran. Ngunit sa paunang yugto ng paglipat, kapag ang boltahe ay inilapat, ang mga lumilipas ay nangyayari, na lumilikha ng isang inrush na kasalukuyang, na maaaring maging sanhi ng pagkasunog ng filament.

Ang mga lumilipas na proseso ay nangyayari sa loob ng maikling panahon at sanhi ng katotohanan na ang rate ng pagtaas ng paglaban ng kuryente kapag ang pag-init ng metal ay hindi nakakasabay sa pagtaas ng kasalukuyang. Matapos ang kanilang pagkumpleto, ang mode ng operasyon ay itinatag.

Kapag ang lampara ay kumikinang nang mahabang panahon, ang kapal ng filament nito ay unti-unting umabot sa isang kritikal na estado, na humahantong sa pagkasunog. Kadalasan, ang sandaling ito ay nangyayari sa susunod na bagong switch on.

Upang pahabain ang buhay ng lampara, ang inrush current na ito ay binabawasan sa iba't ibang paraan gamit ang:

1. mga device na nagbibigay ng maayos na supply at pagpapalabas ng tensyon;

2. circuits para sa serye na koneksyon sa isang filament ng resistors, semiconductors o thermistors (thermistors).

Ang isang halimbawa ng isang paraan upang limitahan ang inrush na kasalukuyang para sa mga automotive lighting fixtures ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Narito ang kasalukuyang ay ibinibigay sa bombilya pagkatapos na ang switch SA ay naka-on sa pamamagitan ng FU fuse at limitado ng risistor R, ang nominal na halaga ng kung saan ay pinili upang ang inrush kasalukuyang sa panahon ng transients ay hindi lalampas sa nominal na halaga.

Kapag pinainit ang filament, tumataas ang resistensya nito, na humahantong sa pagtaas ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga contact nito at ng parallel-connected coil ng KL1 relay.Kapag ang boltahe ay umabot sa halaga ng setting ng relay, ang karaniwang bukas na contact ng KL1 ay magsasara at mag-bypass sa risistor. Ang kasalukuyang operating ng naitatag na mode ay magsisimulang dumaloy sa bombilya.

Thermometer ng paglaban

Ang epekto ng temperatura ng metal sa electrical resistance nito ay ginagamit sa pagpapatakbo ng mga instrumento sa pagsukat. Tinawag sila mga thermometer ng paglaban.

Ang kanilang sensitibong elemento ay ginawa gamit ang isang manipis na metal wire na ang paglaban ay maingat na sinusukat sa ilang mga temperatura. Ang thread na ito ay naka-mount sa isang pabahay na may matatag na mga katangian ng thermal at natatakpan ng isang proteksiyon na takip. Ang nilikha na istraktura ay inilalagay sa isang kapaligiran na ang temperatura ay dapat na patuloy na subaybayan.

Ang mga conductor ng electrical circuit ay naka-mount sa mga terminal ng sensitibong elemento, na kumokonekta sa circuit ng pagsukat ng paglaban. Ang halaga nito ay na-convert sa mga halaga ng temperatura batay sa naunang ginawang pagkakalibrate ng device.

Barretter — kasalukuyang stabilizer

Ito ang pangalan ng isang device na binubuo ng isang glass sealed cylinder na may hydrogen gas at isang spiral ng metal wire na gawa sa bakal, tungsten o platinum. Ang disenyo na ito ay kahawig ng isang maliwanag na bombilya sa hitsura, ngunit may isang tiyak na hindi linear na kasalukuyang boltahe na katangian.

Sa katangian ng I - V, sa isang tiyak na hanay nito, nabuo ang isang working zone, na hindi nakasalalay sa mga pagbabagu-bago ng boltahe na inilapat sa elemento ng pag-init. Sa lugar na ito, binabayaran ng baret ang ripple ng suplay ng kuryente nang maayos at gumagana bilang isang kasalukuyang stabilizer para sa isang load na konektado sa serye kasama nito.

Ang pagpapatakbo ng barrette ay batay sa mga katangian ng thermal inertia ng filament body, na ibinibigay ng maliit na cross-section ng filament at ang mataas na thermal conductivity ng hydrogen na pumapalibot dito. Samakatuwid, kapag ang boltahe ng aparato ay bumababa, ang pag-alis ng init mula sa filament nito ay nagpapabilis.

Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga incandescent lamp at incandescent lamp, kung saan upang mapanatili ang liwanag ng glow, hinahangad nilang bawasan ang convective heat loss mula sa filament.

Superconductivity

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon sa kapaligiran, kapag lumalamig ang isang metal na konduktor, bumababa ang resistensya ng kuryente nito.

Kapag naabot ang kritikal na temperatura, malapit sa zero degrees ayon sa sistema ng pagsukat ng Kelvin, mayroong isang matalim na pagbaba sa paglaban sa zero. Ang tamang larawan ay nagpapakita ng gayong pag-asa para sa mercury.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na tinatawag na superconductivity, ay itinuturing na isang promising area ng pananaliksik upang lumikha ng mga materyales na maaaring makabuluhang bawasan ang pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid nito sa malalayong distansya.

Gayunpaman, ang patuloy na pag-aaral ng superconductivity ay nagpapakita ng isang bilang ng mga pattern kung saan ang iba pang mga kadahilanan ay nakakaapekto sa electrical resistance ng isang metal sa rehiyon ng kritikal na temperatura. Sa partikular, kapag ang alternating current ay pumasa na may pagtaas sa dalas ng mga oscillations nito, nangyayari ang isang pagtutol, ang halaga nito ay umabot sa hanay ng mga normal na halaga para sa mga harmonika na may panahon ng mga light wave.

Epekto ng temperatura sa electrical resistance / conductivity ng mga gas

Ang mga gas at normal na hangin ay mga dielectric at hindi nagsasagawa ng kuryente.Ang pagbuo nito ay nangangailangan ng mga carrier ng singil, na mga ion na nabuo bilang resulta ng mga panlabas na kadahilanan.

Ang pag-init ay maaaring maging sanhi ng ionization at paggalaw ng mga ion mula sa isang poste ng medium patungo sa isa pa. Maaari mong suriin ito sa halimbawa ng isang simpleng eksperimento. Kunin natin ang parehong kagamitan na ginamit upang matukoy ang epekto ng pag-init sa paglaban ng isang konduktor ng metal, ngunit sa halip na isang konduktor, ikinonekta namin ang dalawang metal na plato na pinaghihiwalay ng isang puwang ng hangin sa mga konduktor.

Ang isang ammeter na konektado sa circuit ay hindi magpapakita ng kasalukuyang. Kung ang apoy ng burner ay inilagay sa pagitan ng mga plato, ang arrow ng aparato ay lilihis mula sa zero at ipapakita ang halaga ng kasalukuyang dumadaan sa daluyan ng gas.

Kaya, natagpuan na ang ionization ay nangyayari sa mga gas kapag pinainit, na humahantong sa paggalaw ng mga particle na may kuryente at pagbaba sa paglaban ng medium.

Ang halaga ng kasalukuyang ay apektado ng kapangyarihan ng panlabas na inilapat na pinagmumulan ng boltahe at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga contact nito. Ito ay may kakayahang masira ang insulating layer ng mga gas sa mataas na halaga. Ang isang tipikal na pagpapakita ng naturang kaso sa kalikasan ay ang natural na paglabas ng kidlat sa panahon ng bagyo.

Ang isang tinatayang view ng kasalukuyang-boltahe na katangian ng kasalukuyang daloy sa mga gas ay ipinapakita sa graph.

Sa paunang yugto, sa ilalim ng impluwensya ng temperatura at potensyal na pagkakaiba, ang isang pagtaas sa ionization at ang pagpasa ng kasalukuyang ay sinusunod nang humigit-kumulang linearly. Ang curve ay nakakakuha ng pahalang na direksyon kapag ang pagtaas ng boltahe ay hindi humantong sa pagtaas ng kasalukuyang.

Ang ikatlong yugto ng pagkasira ay nangyayari kapag ang mataas na enerhiya ng inilapat na patlang ay nagpapabilis ng mga ion upang magsimula silang bumangga sa mga neutral na molekula, na napakalaking bumubuo ng mga bagong carrier ng singil mula sa kanila. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang pagtaas nang husto, na bumubuo ng isang pagkasira ng dielectric layer.

Praktikal na paggamit ng gas conductivity

Ang kababalaghan ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng mga gas ay ginagamit sa mga radio-electron lamp at fluorescent lamp.

Para sa layuning ito, dalawang electrodes ang inilalagay sa isang selyadong glass cylinder na may inert gas:

1. anode;

2. katod.

Sa isang fluorescent lamp, ang mga ito ay ginawa sa anyo ng mga filament na umiinit kapag binuksan upang lumikha ng thermionic radiation. Ang panloob na ibabaw ng prasko ay pinahiran ng isang layer ng posporus. Naglalabas ito ng nakikitang spectrum ng liwanag na nabuo ng infrared radiation na ibinubuga ng mercury vapor na binomba ng isang stream ng mga electron.

Ang kasalukuyang discharge ay nangyayari kapag ang isang boltahe ng isang tiyak na halaga ay inilapat sa pagitan ng mga electrodes na matatagpuan sa iba't ibang mga dulo ng bombilya.

Kapag ang isa sa mga filament ay nasunog, kung gayon ang paglabas ng elektron ng elektrod na ito ay maaabala at ang lampara ay hindi masusunog. Gayunpaman, kung dagdagan mo ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng cathode at anode, lilitaw muli ang isang paglabas ng gas sa loob ng bombilya at magpapatuloy ang phosphor luminescence.

Ito ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga LED na bombilya na may mga sirang filament at pagpapahaba ng kanilang buhay ng serbisyo. Dapat lamang na tandaan na sa parehong oras ay kinakailangan upang madagdagan ang boltahe dito nang maraming beses, at ito ay makabuluhang pinatataas ang pagkonsumo ng enerhiya at ang mga panganib ng ligtas na paggamit.

Epekto ng temperatura sa electrical resistance ng mga likido

Ang pagpasa ng kasalukuyang sa mga likido ay nilikha pangunahin dahil sa paggalaw ng mga cation at anion sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na electric field. Isang maliit na bahagi lamang ng conductivity ang ibinibigay ng mga electron.

Ang epekto ng temperatura sa electrical resistance ng isang likidong electrolyte ay inilalarawan ng formula na ipinapakita sa larawan. Dahil ang halaga ng temperatura coefficient α sa loob nito ay palaging negatibo, kung gayon habang tumataas ang pag-init, tumataas ang conductivity at bumababa ang resistensya, tulad ng ipinapakita sa graph.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay dapat isaalang-alang kapag nagcha-charge ng likidong automotive (at hindi lamang) mga baterya.

Epekto ng temperatura sa electrical resistance ng semiconductors

Ang pagbabago ng mga katangian ng mga materyales ng semiconductor sa ilalim ng impluwensya ng temperatura ay naging posible na gamitin ang mga ito bilang:

• thermal paglaban;

• mga thermocouple;

• mga refrigerator;

• mga pampainit.

Thermistors

Ang pangalang ito ay nangangahulugan ng mga semiconductor device na nagbabago ng kanilang electrical resistance sa ilalim ng impluwensya ng init. sa kanila temperatura koepisyent ng pagtutol (TCR) makabuluhang mas mataas kaysa sa mga metal.

Ang halaga ng TCR para sa mga semiconductor ay maaaring positibo o negatibo. Ayon sa parameter na ito, nahahati sila sa positibong «RTS» at negatibong «NTC» thermistors. Mayroon silang iba't ibang katangian.

Para sa pagpapatakbo ng thermistor, ang isa sa mga punto ng kasalukuyang boltahe na katangian nito ay napili:

• ang linear na seksyon ay ginagamit upang kontrolin ang temperatura o mabayaran ang pagbabago ng mga alon o boltahe;

• ang pababang sangay ng I — V na katangian ng mga elemento na may TCS <0 ay nagpapahintulot sa paggamit ng semiconductor bilang relay.

Ang paggamit ng relay thermistor ay maginhawa para sa pagsubaybay o pagsukat ng mga proseso ng electromagnetic radiation na nagaganap sa mga ultrahigh frequency. Tinitiyak nito ang kanilang paggamit sa mga system:

1. kontrol ng init;

2. alarma sa sunog;

3. regulasyon ng daloy ng rate ng bulk media at mga likido.

Ang mga silicone thermistor na may maliit na TCR> 0 ay ginagamit sa mga sistema ng paglamig at pag-stabilize ng temperatura ng mga transistor.

Mga Thermocouple

Ang mga semiconductor na ito ay gumagana sa batayan ng Seebeck phenomenon: kapag ang solder joint ng dalawang dispersed metal ay pinainit, ang isang EMF ay nangyayari sa junction ng isang closed circuit. Sa ganitong paraan, binago nila ang thermal energy sa electrical energy.

Ang pagtatayo ng dalawang naturang elemento ay tinatawag na thermocouple. Ang kahusayan nito ay nasa loob ng 7 ÷ 10%.

Ang mga thermocouples ay ginagamit sa mga thermometer para sa mga digital computing device na nangangailangan ng maliit na laki at mataas na katumpakan ng pagbabasa, pati na rin ang mababang power current sources.

Semiconductor heater at refrigerator

Gumagana ang mga ito sa pamamagitan ng muling paggamit ng mga thermocouple kung saan dumadaan ang isang electric current. Sa kasong ito, sa isang lugar ng kantong ito ay pinainit, at sa kabaligtaran, ito ay pinalamig.

Ang mga koneksyon sa semiconductor batay sa selenium, bismuth, antimony, tellurium ay nagbibigay-daan upang matiyak ang pagkakaiba ng temperatura sa thermocouple hanggang 60 degrees. Ginawa nitong posible na lumikha ng isang disenyo ng refrigerator mula sa mga semiconductor na may temperatura sa cooling chamber hanggang -16 degrees.