Hvilken effekt har varme på elektrisk strømstrøm?

Generelle effekter:

* Øget modstand: I de fleste materialer forårsager varme en stigning i elektrisk modstand. Dette skyldes, at atomerne inden for materialet vibrerer mere kraftigt ved højere temperaturer, hvilket gør det sværere for elektroner at strømme igennem. Dette fører til et fald i strøm for en given spænding (Ohms lov).

* øget ledningsevne i halvledere: I modsætning til de fleste materialer udviser nogle halvledere (som silicium) øget ledningsevne med stigende temperatur. Dette skyldes excitationen af ​​flere elektroner i ledningsbåndet, hvilket muliggør større strømstrøm.

* smeltning og kogning: Ekstrem varme kan få materialer til at smelte eller koge og forstyrre strømmen af ​​elektricitet helt.

Specifikke tilfælde:

* Metaller: For metaller er stigningen i resistens med temperaturen generelt lineær. Dette er grunden til, at ledninger kan varme op og blive mindre effektive ledere.

* halvledere: Halvledere som silicium har en negativ temperaturkoefficient for resistens, hvilket betyder, at deres modstand falder med stigende temperatur. Denne egenskab er afgørende for transistorer og andre halvlederenheder.

* superledere: Nogle materialer udviser nulresistens ved ekstremt lave temperaturer (under en kritisk temperatur). Varme kan få disse materialer til at miste deres superledende egenskaber.

Andre overvejelser:

* Temperaturgradient: En temperaturgradient på tværs af en leder kan føre til termoelektriske effekter som Seebeck -effekten, hvor der genereres en spændingsforskel mellem to punkter ved forskellige temperaturer.

* jouleopvarmning: Strømmen af ​​selve elektrisk strøm genererer varme (kendt som jouleopvarmning). Dette kan være en betydelig faktor i den samlede temperatur for en leder, især for høje strømme.

I resumé øger varme generelt modstand i de fleste materialer, hvilket reducerer strømstrømmen. Dog udviser halvledere en modsat effekt og bliver mere ledende ved højere temperaturer. At forstå disse forhold er kritisk for design og drift af elektriske systemer sikkert og effektivt.