Temperatura koepisyent ng paglaban

Ang electrical resistance ng isang conductor ay kadalasang nakadepende sa materyal ng conductor, sa haba at cross-section nito, o, sa madaling sabi, sa resistance at sa geometrical na sukat ng conductor. Ang pag-asa na ito ay kilala at ipinahayag ng formula:

Kilala ng lahat at Batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng isang electric circuit, kung saan makikita na mas mataas ang paglaban, mas mababa ang kasalukuyang. Kaya, kung ang paglaban ng kawad ay pare-pareho, pagkatapos ay habang ang inilapat na boltahe ay tumataas, ang kasalukuyang dapat tumaas nang linearly. Ngunit sa katotohanan ay hindi ito ang kaso. Ang paglaban ng mga wire ay hindi pare-pareho.

Hindi mo kailangang lumayo para sa mga halimbawa. Kung ikinonekta mo ang isang bombilya sa isang adjustable power supply (na may isang voltmeter at isang ammeter) at unti-unting taasan ang boltahe dito, dinadala ito sa nominal na halaga, madali mong makikita na ang kasalukuyang ay hindi lumalaki nang linearly: ang boltahe ay lumalapit sa nominal na halaga ng lampara, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng coil nito ay lumalaki nang higit pa at mas mabagal at ang liwanag ay nagiging mas at mas maliwanag.

Walang ganoong bagay na ang pagdodoble ng boltahe na inilapat sa likid ay doble ang kasalukuyang. Ang batas ni Ohm ay tila hindi hawak. Sa katunayan, ang batas ng Ohm ay natupad at eksakto ang paglaban ng filament ng lamp ay hindi pare-pareho, depende ito sa temperatura.

Alalahanin natin kung ano ang dahilan ng mataas na electrical conductivity ng mga metal. Ito ay nauugnay sa pagkakaroon sa mga metal ng isang malaking bilang ng mga carrier ng singil - mga kasalukuyang bahagi - mga electron ng pagpapadaloy… Ito ang mga electron na nabuo ng mga valence electron ng mga metal na atom, na karaniwan sa buong conductor, hindi sila kabilang sa bawat indibidwal na atom.

Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field na inilapat sa konduktor, ang mga libreng conduction electron ay napupunta mula sa magulong tungo sa mas marami o mas kaunting ordered na paggalaw - isang electric current ay nabuo. Ngunit ang mga electron ay nakatagpo ng mga hadlang sa kanilang daan, ang mga inhomogeneities ng ion lattice, tulad ng mga depekto sa sala-sala, isang hindi magkakatulad na istraktura na dulot ng mga thermal vibrations nito.

Ang mga electron ay nakikipag-ugnayan sa mga ion, nawalan ng momentum, ang kanilang enerhiya ay inililipat sa mga ions ng sala-sala, binago sa mga vibrations ng lattice ion, at ang kaguluhan ng thermal na paggalaw ng mga electron mismo ay tumataas, mula sa kung saan ang konduktor ay uminit kapag ang kasalukuyang dumadaan dito.

Sa dielectrics, semiconductors, electrolytes, gas, nonpolar liquids—maaaring iba ang dahilan ng paglaban, ngunit ang batas ng Ohm ay malinaw na hindi nananatiling permanenteng linear.

Kaya, para sa mga metal, ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa isang mas malaking pagtaas sa mga thermal vibrations ng kristal na sala-sala, at ang paglaban sa paggalaw ng mga electron ng pagpapadaloy ay tumataas.Ito ay makikita mula sa eksperimento sa lampara: ang liwanag ng glow ay tumataas, ngunit ang kasalukuyang pagtaas ng mas kaunti. Nangangahulugan ito na ang pagbabago sa temperatura ay nakakaapekto sa paglaban ng filament ng lampara.

Bilang isang resulta, ito ay nagiging malinaw na ang paglaban mga wire na metal depende halos linearly sa temperatura. At kung isasaalang-alang natin na kapag pinainit, ang mga geometric na sukat ng kawad ay bahagyang nagbabago, kung gayon ang paglaban ng elektrikal ay nakasalalay din sa halos linearly sa temperatura. Ang mga dependency na ito ay maaaring ipahayag ng mga formula:

Bigyang-pansin natin ang mga posibilidad. Ipagpalagay na sa 0 ° C ang paglaban ng konduktor ay R0, pagkatapos ay sa isang temperatura t ° C ito ay kukuha ng halaga R (t), at ang kamag-anak na pagbabago sa paglaban ay magiging katumbas ng α * t ° C. Ang proporsyonalidad na kadahilanan na ito Ang α ay tinatawag na koepisyent ng temperatura ng paglaban... Ito ay nagpapakilala sa pag-asa ng elektrikal na paglaban ng sangkap sa kasalukuyang temperatura nito.

Ang koepisyent na ito ay katumbas ng bilang sa relatibong pagbabago sa electrical resistance ng isang conductor kapag ang temperatura nito ay nagbabago ng 1K (isang degree na Kelvin, na katumbas ng isang degree na Celsius na pagbabago sa temperatura).

Para sa mga metal, ang TCR (temperature coefficient of resistance α), bagaman medyo maliit, ay palaging mas malaki kaysa sa zero, dahil kapag ang kasalukuyang pumasa, ang mga electron ay mas madalas na bumangga sa mga ion ng kristal na sala-sala, mas mataas ang temperatura, t .is mas mataas ang kanilang thermal chaotic motion at mas mataas ang kanilang bilis.Ang pagbabanggaan sa magulong paggalaw sa mga ion ng sala-sala, ang mga electron ng metal ay nawawalan ng enerhiya, na nakikita natin bilang resulta - tumataas ang resistensya habang umiinit ang wire. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit sa teknikal sa mga thermometer ng paglaban.

Kaya, ang temperatura koepisyent ng paglaban α ay nagpapakilala sa pagtitiwala ng de-koryenteng paglaban ng sangkap sa temperatura at sinusukat sa 1 / K - kelvin sa kapangyarihan ng -1. Ang halaga na may kabaligtaran na tanda ay tinatawag na koepisyent ng temperatura ng kondaktibiti.

Tulad ng para sa mga purong semiconductor, ang TCS ay negatibo para sa kanila, iyon ay, bumababa ang paglaban sa pagtaas ng temperatura, ito ay dahil sa ang katunayan na habang tumataas ang temperatura, parami nang parami ang mga electron na pumapasok sa conduction zone, habang ang konsentrasyon ng mga butas ay tumataas din. . Ang parehong mekanismo ay katangian ng likido nonpolar at solid dielectrics.

Ang mga polar na likido ay mabilis na bumababa sa kanilang paglaban sa pagtaas ng temperatura dahil sa pagbaba ng lagkit at pagtaas ng dissociation. Ang ari-arian na ito ay ginagamit upang protektahan ang mga electron tube mula sa mapanirang epekto ng matataas na agos ng agos.

Para sa mga haluang metal, doped semiconductors, gas at electrolytes, ang thermal dependence ng resistance ay mas kumplikado kaysa sa purong metal. Ang mga haluang metal na may napakababang TCS, tulad ng manganin at constantan, ay ginagamit sa mga instrumento sa pagsukat ng kuryente.