Hvad er virkningen af ​​temperatur på resistens forskellige metaller?

Temperaturens virkning på modstand i metaller

Temperaturen påvirker markant metallers modstand. Dette forhold styres primært af følgende:

1. Øget temperatur, øget modstand: For de fleste metaller øges modstand, når temperaturen stiger . Dette er fordi:

* Forøgede termiske vibrationer: Når temperaturen øges, vipper atomer inden i metalgitteret mere kraftigt. Denne øgede bevægelse gør det sværere for elektroner at flyde frit gennem materialet, hvilket øger modstanden.

* Elektronspredning: Vibrerende atomer fungerer som hindringer for at bevæge elektroner, hvilket får dem til at sprede hyppigere, hindre deres samlede bevægelse og stigende modstand.

2. Lineært forhold: For de fleste metaller inden for et moderat temperaturområde er ændringen i modstand ca. lineær med ændringen i temperatur. Dette betyder, at resistensen stiger forholdsmæssigt med stigningen i temperaturen.

3. Resistivitet: Forholdet mellem temperatur og modstand kan udtrykkes ved hjælp af begrebet resistivitet (ρ) , som er en materiel egenskab, der kvantificerer dens modstand mod elektrisk strømstrøm. For metaller øges resistivitet typisk lineært med temperaturen, som det er udtrykt af følgende ligning:

ρ (t) =ρ (t₀) [1 + α (t - t₀)]

Hvor:

* ρ (t) er resistiviteten ved temperatur t

* ρ (T₀) er resistiviteten ved en referencetemperatur T₀ (normalt 20 ° C)

* α er temperaturkoefficienten for resistivitet (en materiel egenskab)

* T er temperaturen i ° C

4. Undtagelser:

* Nogle metaller, som Nichrome (NICR -legering), har en meget mindre temperaturkoefficient for resistivitet (α) sammenlignet med rene metaller , hvilket betyder, at deres modstand ændrer sig mindre markant med temperaturen. Dette gør dem ideelle til applikationer som varmeelementer.

* Ved meget lave temperaturer (nær absolut nul) udviser nogle metaller Superledivitet **, hvor deres modstand falder mod nul, hvilket giver mulighed for strømstrøm uden energitab.

Kortfattet:

* For de fleste metaller øges resistensen med temperaturen på grund af øgede termiske vibrationer og elektronspredning.

* Dette forhold er generelt lineært inden for et moderat temperaturområde.

* Resistivitet kan bruges til at kvantificere den temperaturafhængige modstand af et materiale.

* Nogle metaller, som Nichrome, har en mindre temperaturkoefficient for resistivitet, hvilket gør dem nyttige til specifikke anvendelser.

* Ved ekstremt lave temperaturer bliver nogle metaller superledende og udviser nul modstand.

At forstå forholdet mellem temperatur og modstand er afgørende i forskellige anvendelser, herunder:

* Design af elektriske kredsløb: I betragtning af temperatureffekter på modstand er afgørende for at sikre korrekt kredsløbsdrift under forskellige forhold.

* Temperaturføling: Termistorer, som er modstande med temperaturafhængig resistens, er vidt brugt i temperaturfølende applikationer.

* Materialvidenskab: At studere temperaturafhængigheden af ​​resistens hjælper med at forstå de fysiske egenskaber ved materialer og udvikle nye materialer med ønskede egenskaber.