Koeficienti i temperaturës së rezistencës së metalit. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së metaleve Koeficienti i temperaturës së metaleve

Rezultatet e matjeve të rezistencës ndikohen shumë nga zgavrat e tkurrjes, flluskat e gazit, përfshirjet dhe defekte të tjera. Për më tepër, Fig. 155 tregon se sasi të vogla të papastërtive që hyjnë në tretësirën e ngurtë gjithashtu kanë një efekt të madh në përçueshmërinë e matur. Prandaj, është shumë më e vështirë të prodhohen mostra të kënaqshme për matjen e rezistencës elektrike sesa për

studim dilatometrik. Kjo çoi në një metodë tjetër të ndërtimit të diagrameve fazore, në të cilat matet koeficienti i temperaturës së rezistencës.

Koeficienti i rezistencës së temperaturës

Rezistenca elektrike në temperaturë

Matthiessen zbuloi se rritja e rezistencës së metalit për shkak të pranisë së një sasie të vogël të përbërësit të dytë në tretësirën e ngurtë nuk varet nga temperatura; rrjedh se për një tretësirë kaq të ngurtë vlera nuk varet nga përqendrimi. Kjo do të thotë që koeficienti i rezistencës së temperaturës është proporcional, d.m.th., përçueshmëria, dhe grafiku i koeficientit a në varësi të përbërjes është i ngjashëm me grafikun e përçueshmërisë së një tretësire të ngurtë. Ka shumë përjashtime të njohura nga ky rregull, veçanërisht për metalet në tranzicion, por për shumicën e rasteve është afërsisht e vërtetë.

Koeficienti i temperaturës së rezistencës së fazave të ndërmjetme është zakonisht i të njëjtit rend të madhësisë si për metalet e pastra, edhe në rastet kur vetë lidhja ka rezistencë të lartë. Megjithatë, ka faza të ndërmjetme, koeficienti i temperaturës së të cilave në një interval të caktuar të temperaturës është zero ose negativ.

Rregulli i Matthiessen-it zbatohet, në mënyrë rigoroze, vetëm për tretësirat e ngurta, por ka shumë raste kur duket se është e vërtetë edhe për lidhjet dyfazore. Nëse koeficienti i temperaturës së rezistencës vizatohet kundrejt përbërjes, kurba zakonisht ka të njëjtën formë si kurba e përçueshmërisë, kështu që transformimi i fazës mund të zbulohet në të njëjtën mënyrë. Kjo metodë është e përshtatshme për t'u përdorur kur, për shkak të brishtësisë ose arsyeve të tjera, është e pamundur të prodhohen mostra të përshtatshme për matjet e përçueshmërisë.

Në praktikë, koeficienti mesatar i temperaturës ndërmjet dy temperaturave përcaktohet duke matur rezistencën elektrike të aliazhit në ato temperatura. Nëse nuk ndodh asnjë transformim fazor në intervalin e temperaturës në shqyrtim, atëherë koeficienti përcaktohet nga formula:

do të ketë të njëjtin kuptim sikur intervali të jetë i vogël. Për lidhjet e ngurtësuara si temperatura dhe

Është i përshtatshëm për të marrë përkatësisht 0° dhe 100°, dhe matjet do të japin rajonin e fazës në temperaturën e shuarjes. Megjithatë, nëse matjet bëhen në temperatura të larta, intervali duhet të jetë shumë më i vogël se 100°, nëse kufiri i fazës mund të jetë diku midis temperaturave

Oriz. 158. (shih skanimin) Përçueshmëria elektrike dhe koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike në sistemin argjend-magjik (Tamman)

Avantazhi i madh i kësaj metode është se koeficienti a varet nga rezistenca relative e kampionit në dy temperatura, dhe kështu nuk ndikohet nga gropa dhe defekte të tjera metalurgjike në kampion. Lakoret e përçueshmërisë dhe koeficientit të temperaturës

rezistenca në disa sisteme aliazhe përsëriten njëra-tjetrën. Oriz. 158 është marrë nga puna e hershme e Tammann-it (lakoret i referohen lidhjeve argjend-magnez); Puna e mëvonshme tregoi se rajoni i tretësirës së ngurtë zvogëlohet me uljen e temperaturës dhe ekziston një superstrukturë në rajonin e fazës. Disa kufij të tjerë të fazës gjithashtu kanë pësuar ndryshime kohët e fundit, kështu që diagrami i paraqitur në Fig. 158 është vetëm me interes historik dhe nuk mund të përdoret për matje të sakta.

Përqendrimi i elektroneve të lira n në një përcjellës metalik me rritjen e temperaturës mbetet praktikisht i pandryshuar, por shpejtësia mesatare e tyre e lëvizjes termike rritet. Rriten edhe dridhjet e nyjeve të rrjetës kristalore. Kuanti i dridhjeve elastike të mediumit zakonisht quhet fonon. Dridhjet e vogla termike të rrjetës kristalore mund të konsiderohen si një koleksion fononesh. Me rritjen e temperaturës rriten amplituda e dridhjeve termike të atomeve, d.m.th. rritet prerja tërthore e vëllimit sferik të zënë nga atomi vibrues.

Kështu, me rritjen e temperaturës, gjithnjë e më shumë pengesa shfaqen në rrugën e zhvendosjes së elektroneve nën ndikimin e një fushe elektrike. Kjo çon në faktin se rruga mesatare e lirë e një elektroni λ zvogëlohet, lëvizshmëria e elektroneve zvogëlohet dhe, si pasojë, zvogëlohet përçueshmëria e metaleve dhe rritet rezistenca (Fig. 3.3). Ndryshimi në rezistencën e një përcjellësi kur temperatura e tij ndryshon me 3K, lidhur me vlerën e rezistencës së këtij përcjellësi në një temperaturë të caktuar, quhet koeficienti i temperaturës së rezistencës. TK ρ ose . Koeficienti i temperaturës së rezistencës matet në K -3. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së metaleve është pozitiv. Siç del nga përkufizimi i dhënë më sipër, shprehja diferenciale për TK ρ ka formën:

(3.9)

Sipas përfundimeve të teorisë elektronike të metaleve, vlerat e metaleve të pastra në gjendje të ngurtë duhet të jenë afër koeficientit të temperaturës (TK) të zgjerimit të gazeve ideale, d.m.th. 3: 273 = 0,0037. Në fakt, shumica e metaleve kanë ≈ 0.004. Disa metale kanë vlera më të larta, duke përfshirë metalet ferromagnetike - hekurin, nikelin dhe kobaltin.

Vini re se për çdo temperaturë ka një koeficient të temperaturës TK ρ. Në praktikë, për një interval të caktuar të temperaturës, përdoret vlera mesatare TK ρ ose:

, (3.10)

Ku ρ3 Dhe ρ2- rezistenca e materialit përcjellës në temperatura T3 Dhe T2 përkatësisht (në këtë rast T2 > T3); ekziston një i ashtuquajtur koeficienti mesatar i temperaturës së rezistencës të këtij materiali në diapazonin e temperaturës nga T3 përpara T2.

Në këtë rast, kur temperatura ndryshon në një interval të ngushtë nga T3 përpara T2 pranoni një përafrim linear pjesë-pjesë të varësisë ρ(T):

(3.11)

Librat e referencës për materialet elektrike zakonisht japin vlera në 20 0 C.

Fig.3.1 Varësia e rezistencës ρ përçuesit metalikë në varësi të temperaturës T. kërcejnë ρ (dega 5) korrespondon me pikën e shkrirjes T PL.

Fig.3.2. Varësia e rezistencës së bakrit nga temperatura. Kërcimi korrespondon me temperaturën e shkrirjes së bakrit 1083 0 C.

Siç vijon nga formula (3.33), rezistenca e përçuesve varet në mënyrë lineare nga temperatura (dega 4 në Fig. 3.3), me përjashtim të temperaturave të ulëta dhe temperaturave mbi pikën e shkrirjes T>T PL.

Ndërsa temperatura i afrohet 0 0 K, një përcjellës metalik ideal ka një rezistencë ρ tenton në 0 (dega 3). Për përçuesit teknikisht të pastër (me një sasi shumë të vogël papastërtish) mbi një zonë të vogël prej disa kelvinash, vlera ρ pushon së varuri nga temperatura dhe bëhet konstante (dega 2). Quhet rezistenca "mbetëse". ρ OST. Madhësia ρ OST përcaktohet vetëm nga papastërtitë. Sa më i pastër të jetë metali, aq më pak ρ OST .

Pranë zeros absolute, një varësi tjetër është e mundur ρ në temperaturë, domethënë në një temperaturë të caktuar T S rezistenca ρ bie papritur në pothuajse zero (dega 3). Kjo gjendje quhet superpërçueshmëri dhe përçuesit me këtë veti quhen superpërçues. Fenomeni i superpërcjellshmërisë do të diskutohet më poshtë në 3.3.

Shembulli 3. 6. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së bakrit në temperaturën e dhomës është 4,3 30-3 -3 K. Përcaktoni sa herë do të ndryshojë rruga e lirë e elektroneve kur përcjellësi i bakrit nxehet nga 300 në 3000 K.

Zgjidhje. Rruga e lirë mesatare e elektroneve është në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën. Prandaj, sa herë rritet rezistenca e bakrit kur nxehet, sa herë do të ulet rruga pa elektron. Rezistenca e bakrit do të rritet disa herë. Rrjedhimisht, rruga pa elektron do të ulet me 3 herë.

Ndryshimi i rezistencës së metaleve gjatë shkrirjes.

Kur metalet kalojnë nga të ngurtë në të lëngët, shumica e tyre përjetojnë një rritje të rezistencës ρ , siç tregohet në Fig. 3.3 (dega 5). Tabela 3.2 tregon vlerat që tregojnë ndryshimin relativ në rezistencën e metaleve të ndryshme gjatë shkrirjes. Rezistenca rritet gjatë shkrirjes për ato metale (Hg, Au, Zn, Sn, Na) që rriten në vëllim gjatë shkrirjes, d.m.th. zvogëloni densitetin. Megjithatë, disa metale, të tilla si galium (Ga) dhe bismut (Bi), reduktohen ρ 0.58 dhe 0.43 herë, përkatësisht. Për shumicën e metaleve në gjendje të shkrirë, rezistenca rritet me rritjen e temperaturës (dega 6 në Fig. 3.3), e cila shoqërohet me një rritje të vëllimit të tyre dhe një ulje të densitetit.

Tabela 3.2. Ndryshimi relativ në rezistencën e metaleve të ndryshme gjatë shkrirjes.

Ndryshimi i rezistencës së metaleve gjatë deformimit.

Ndryshimi ρ gjatë deformimeve elastike të përçuesve metalikë shpjegohet me ndryshimin e amplitudës së vibrimeve të nyjeve të rrjetës kristalore metalike. Kur shtrihen, këto amplituda rriten, dhe kur shtypen, ato zvogëlohen. Një rritje në amplituda e lëkundjeve të nyjeve çon në një ulje të lëvizshmërisë së transportuesve të ngarkesës dhe, si pasojë, në një rritje të ρ.

Një rënie në amplituda e lëkundjes, përkundrazi, çon në një ulje të ρ. Sidoqoftë, edhe deformimi i rëndësishëm plastik, si rregull, rrit rezistencën e metaleve për shkak të shtrembërimit të rrjetës kristalore me jo më shumë se 4-6%. Përjashtim është tungsteni (W), ρ e cila rritet me dhjetëra për qind me shtypje të konsiderueshme. Në lidhje me sa më sipër, është e mundur të përdoret deformimi plastik dhe ngurtësimi që rezulton për të rritur forcën e materialeve përcjellëse pa cenuar vetitë e tyre elektrike. Gjatë rikristalizimit, rezistenca mund të reduktohet përsëri në vlerën e saj origjinale.

Rezistenca specifike e lidhjeve.

Siç është treguar tashmë, papastërtitë prishin strukturën e duhur të metaleve, gjë që çon në një rritje të rezistencës së tyre. Figura 3.3 tregon varësinë e rezistencës ρ dhe përçueshmërisë γ përqendrimi i bakrit N papastërti të ndryshme në fraksione të përqindjes. Theksojmë se çdo aliazh çon në një rritje të rezistencës elektrike të metalit të aliazhuar në krahasim me atë të aliazhuar. Kjo vlen edhe për rastet kur një metal me një më të ulët ρ. Për shembull, kur lidhni bakër me argjend ρ do të ketë më shumë aliazh bakër-argjend se ρ bakri, pavarësisht se ρ më pak argjend se ρ bakri, siç shihet nga Fig. 3.3.

Fig.3.3. Varësia e rezistencës ρ dhe përçueshmëri γ bakri nga përmbajtja e papastërtive.

Rritje e ndjeshme ρ vërehet kur dy metale shkrihen nëse formohen me njëri-tjetrin tretësirë e ngurtë, në të cilën atomet e një metali hyjnë në rrjetën kristalore të një tjetri. Lakorja ρ ka një maksimum që korrespondon me një raport të caktuar specifik midis përmbajtjes së përbërësve në aliazh. Një ndryshim i tillë ρ Nga përmbajtja e përbërësve të aliazhit mund të shpjegohet me faktin se për shkak të strukturës së saj më komplekse në krahasim me metalet e pastra, aliazhi nuk mund të krahasohet më me një metal klasik.

Ndryshimi në përçueshmërinë specifike të lidhjes γ në këtë rast shkaktohet jo vetëm nga një ndryshim në lëvizshmërinë e transportuesve, por në disa raste edhe nga një rritje e pjesshme e përqendrimit të bartësve me rritjen e temperaturës. Një aliazh në të cilin ulja e lëvizshmërisë me rritjen e temperaturës kompensohet nga një rritje në përqendrimin e bartësit do të ketë një koeficient zero të temperaturës së rezistencës. Si shembull, Fig. 3.4 tregon varësinë e rezistencës së një aliazh bakër-nikel nga përbërja e aliazhit.

Kapaciteti i nxehtësisë, përçueshmëria termike dhe nxehtësia e shkrirjes së përçuesve.

Kapaciteti i nxehtësisë karakterizon aftësinë e një lënde për të thithur nxehtësinë P kur nxehet. Kapaciteti i nxehtësisë ME e çdo trupi fizik është një vlerë e barabartë me sasinë e energjisë termike të përthithur nga ky trup kur ai nxehet me 3K pa ndryshuar gjendjen e tij fazore. Kapaciteti i nxehtësisë matet në J/K. Kapaciteti termik i materialeve metalike rritet me rritjen e temperaturës. Prandaj, kapaciteti i nxehtësisë ME përcaktohet me një ndryshim infinitival në gjendjen e tij:

Fig.3.4. Varësia e rezistencës së lidhjeve bakër-nikel nga përbërja (në përqindje ndaj peshës).

Raporti i kapacitetit të nxehtësisë ME ndaj peshës trupore m quhet kapaciteti specifik i nxehtësisë Me:

Kapaciteti specifik i nxehtësisë matet në J/(kg? K). Vlerat e kapacitetit termik specifik të metaleve janë dhënë në tabelë. 3.3. Siç mund të shihet nga tabela 3.3, materialet zjarrduruese karakterizohen nga vlera të ulëta të kapacitetit specifik të nxehtësisë. Kështu, për shembull, për tungsten (W) Me=238, dhe për molibden (Mo) Me=264J/(kg?K). Materialet me shkrirje të ulët, përkundrazi, karakterizohen nga një kapacitet i lartë specifik i nxehtësisë. Për shembull, alumini (Al) Me= 922, dhe për magnezin (Mg) Me=3040J/(kg? K). Bakri ka një kapacitet specifik të nxehtësisë c = 385 J/(kg? K). Për lidhjet metalike, kapaciteti specifik i nxehtësisë është në intervalin 300-2000 J/(kg? K). C është një karakteristikë e rëndësishme e metalit.

Përçueshmëri termike quhet transferimi i energjisë termike Q në një mjedis të nxehtë në mënyrë të pabarabartë si rezultat i lëvizjes termike dhe ndërveprimit të grimcave përbërëse të tij. Transferimi i nxehtësisë në çdo mjedis apo trup ndodh nga pjesët më të nxehta në ato të ftohta. Si rezultat i transferimit të nxehtësisë, temperatura e mjedisit ose e trupit barazohet. Në metale, energjia termike transferohet nga elektronet përçuese. Numri i elektroneve të lira për njësi vëllimi të metalit është shumë i madh. Prandaj, si rregull, përçueshmëria termike e metaleve është shumë më e madhe se përçueshmëria termike e dielektrikëve. Sa më pak papastërti që përmbajnë metalet, aq më e lartë është përçueshmëria e tyre termike. Me rritjen e papastërtive, përçueshmëria e tyre termike zvogëlohet.

Siç dihet, procesi i transferimit të nxehtësisë përshkruhet nga ligji i Furierit:

. (3.14)

Këtu është dendësia e fluksit të nxehtësisë, d.m.th., sasia e nxehtësisë që kalon përgjatë koordinatës x përmes një njësie të sipërfaqes tërthore për njësi të kohës, J/m 2?s,

Gradienti i temperaturës përgjatë koordinatës x, K/m,

Koeficienti i proporcionalitetit, i quajtur koeficienti i përçueshmërisë termike (i caktuar më parë), W/K?m.

Kështu, termi përçueshmëri termike korrespondon me dy koncepte: ky është procesi i transferimit të nxehtësisë dhe koeficienti i proporcionalitetit që karakterizon këtë proces.

Pra, elektronet e lira në një metal përcaktojnë përçueshmërinë e tij elektrike dhe termike. Sa më e lartë të jetë përçueshmëria elektrike γ e një metali, aq më e madhe duhet të jetë përçueshmëria termike e tij. Me rritjen e temperaturës, kur lëvizshmëria e elektroneve në metal dhe, në përputhje me rrethanat, përçueshmëria e tij specifike γ zvogëlohet, raporti / γ i përçueshmërisë termike të metalit me përçueshmërinë e tij specifike duhet të rritet. Matematikisht kjo shprehet Ligji Wiedemann-Franz-Lorenz

/γ = L 0 T, (3.15)

Ku T- temperatura termodinamike, K,

L 0 - Numri i Lorencit, të barabartë

L 0 = . (3.16)

Zëvendësimi i vlerave të konstantës Boltzmann në këtë shprehje k= J/K dhe ngarkesa e elektroneve e= 3.602?30 -39 Cl marrim L 0 = /

Ligji Wiedemann-Franz-Lorentz është i kënaqur në intervalin e temperaturës afër normales ose pak i ngritur për shumicën e metaleve (me përjashtim të manganit dhe beriliumit). Sipas këtij ligji, metalet që kanë përçueshmëri të lartë elektrike kanë edhe përçueshmëri të lartë termike.

Temperatura dhe nxehtësia e shkrirjes. Nxehtësia e thithur nga një trup i ngurtë kristalor gjatë kalimit të tij nga një fazë në tjetrën quhet nxehtësia e kalimit fazor. Në veçanti, quhet nxehtësia e thithur nga një lëndë e ngurtë kristalore gjatë kalimit të saj nga e ngurtë në të lëngshme nxehtësia e shkrirjes dhe temperatura në të cilën ndodh shkrirja (në presion konstant) quhet pika e shkrirjes dhe shënojnë T PL.. Sasia e nxehtësisë që duhet të furnizohet për njësi masë të një trupi të ngurtë kristalor në temperaturë T PL për ta kthyer atë në gjendje të lëngët quhet nxehtësia specifike e shkrirjes r PL dhe matet në MJ/kg ose kJ/kg. Vlerat e nxehtësisë specifike të shkrirjes për një numër metalesh janë dhënë në tabelën 3.3.

Tabela.3. 3. Nxehtësia specifike e shkrirjes së disa metaleve.

Në varësi të pikës së shkrirjes, dallohen metalet zjarrduruese që kanë pikë shkrirjeje më të lartë se ajo e hekurit, d.m.th. më e lartë se 3539 0 C dhe me shkrirje të ulët me pikë shkrirje më të vogël se 500 0 C. Gama e temperaturës nga 500 0 C deri në 3539 0 C i referohet vlerave mesatare të pikës së shkrirjes.

Funksioni i punës së një elektroni që largohet nga një metal.

Përvoja tregon se elektronet e lira praktikisht nuk e lënë metalin në temperatura të zakonshme. Kjo për faktin se në shtresën sipërfaqësore të metalit krijohet një fushë elektrike mbajtëse. Kjo fushë elektrike mund të konsiderohet si një pengesë potenciale që parandalon elektronet të largohen nga metali në vakumin përreth.

Një pengesë potenciale mbajtëse krijohet për dy arsye. Së pari, për shkak të forcave tërheqëse nga ngarkesa e tepërt pozitive që lindte në metal si rezultat i elektroneve që ikin prej tij dhe, së dyti, për shkak të forcave refuzuese nga elektronet e emetuara më parë, të cilat formuan një re elektronike pranë sipërfaqes së metalin. Kjo re elektronike, së bashku me shtresën e jashtme të joneve të rrjetës pozitive, formon një shtresë elektrike të dyfishtë, fusha elektrike e së cilës është e ngjashme me atë të një kondensatori me pllaka paralele. Trashësia e kësaj shtrese është e barabartë me disa distanca ndëratomike (30 -30 -30 -9 m).

Ai nuk krijon një fushë elektrike në hapësirën e jashtme, por krijon një pengesë potenciale që pengon elektronet e lira të largohen nga metali. Funksioni i punës së një elektroni që largohet nga një metal është puna e bërë për të kapërcyer pengesën potenciale në ndërfaqen metal-vakum. Në mënyrë që një elektron të fluturojë nga një metal, ai duhet të ketë një energji të caktuar të mjaftueshme për të kapërcyer forcat tërheqëse të ngarkesave pozitive në metal dhe forcat refuzuese të elektroneve të emetuara më parë nga metali. Kjo energji shënohet me shkronjën A dhe quhet funksioni i punës së një elektroni që largohet nga metali. Funksioni i punës përcaktohet nga formula:

Ku e- ngarkesa elektronike, K;

Potenciali i prodhimit, V.

Bazuar në sa më sipër, mund të supozojmë se i gjithë vëllimi i metalit për elektronet përçuese përfaqëson një pus potencial me një fund të sheshtë, thellësia e të cilit është e barabartë me funksionin e punës A. Funksioni i punës shprehet në elektron volt (eV) . Vlerat e funksionit të punës së elektroneve për metalet janë dhënë në tabelën 3.3.

Nëse u jepni elektroneve në metal energji të mjaftueshme për të kapërcyer funksionin e punës, atëherë disa nga elektronet mund të largohen nga metali. Ky fenomen i elektroneve që lëshojnë metal quhet emetimet elektronike. Për të marrë elektrone të lira në pajisjet elektronike ekziston një elektrodë e veçantë metalike - katodë.

Në varësi të metodës së transmetimit të energjisë në elektronet e katodës, dallohen llojet e mëposhtme të emetimit të elektroneve:

- termionik, në të cilin energji shtesë u jepet elektroneve si rezultat i ngrohjes së katodës;

- fotoelektronike, në të cilën sipërfaqja e katodës është e ekspozuar ndaj rrezatimit elektromagnetik;

- elektronike sekondare, që është rezultat i bombardimit të katodës nga një rrymë elektronesh ose jonesh që lëvizin me shpejtësi të madhe;

- elektrostatike, në të cilën një fushë e fortë elektrike në sipërfaqen e katodës krijon forca që nxisin ikjen e elektroneve përtej kufijve të saj.

Fenomeni i emetimit termionik përdoret në tubat vakum, tubat me rreze X, mikroskopët elektronikë etj.

Forca termoelektromotore (termo-emf).

Kur dy përçues të ndryshëm metalikë A dhe B (ose gjysmëpërçues) vijnë në kontakt (Fig. 3.5), një diferenca e mundshme e kontaktit, e cila është për shkak të ndryshimit në funksionin e punës së elektroneve nga metale të ndryshme. Përveç kësaj, përqendrimet e elektroneve të metaleve dhe lidhjeve të ndryshme mund të jenë gjithashtu të ndryshme.

Në këtë rast, elektronet nga metali A, ku përqendrimi i tyre është më i lartë, do të kalojnë në metalin B, ku përqendrimi i tyre është më i ulët. Si rezultat, metali A do të ketë një ngarkesë pozitive, dhe metali B do të ketë një ngarkesë negative. Në përputhje me teorinë elektronike të metaleve, diferenca e potencialit të kontaktit ose EMF midis përçuesve A dhe B është e barabartë me (Fig. 3.5):

(3.17)

Ku U A Dhe U B— potencialet e kontaktit të metaleve; n A Dhe n B- përqendrimet e elektroneve në metalet A dhe B; k- konstante Boltzmann, e- ngarkesa elektronike, T- temperatura termodinamike. Nëse përqendrimi i elektroneve është më i madh në metalin B, atëherë ndryshimi i potencialit do të ndryshojë shenjë, pasi logaritmi i një numri më të vogël se një do të jetë negativ. Diferenca e potencialit të kontaktit mund të matet eksperimentalisht. Matjet e para të tilla u kryen në vitin 3797 nga fizikani italian A. Volta, i cili zbuloi këtë fenomen.

Fig.3.5. Formimi i një ndryshimi potencial kontakti ose EMF midis dy përçuesve të ndryshëm A dhe B.

Është e vetëkuptueshme se nëse dy përcjellës A dhe B formojnë një qark të mbyllur (Fig. 3.6) dhe temperaturat e të dy kontakteve janë të njëjta, atëherë shuma e diferencave potenciale ose emf-i që rezulton është zero.

(3.18)

Nëse njëri prej kontakteve ose, siç quhen, "nyjet" e dy metaleve ka një temperaturë T3, dhe tjetra - temperatura T2. Në këtë rast, një termo-EMF lind midis kryqëzimeve të barabarta me

(3.19)

Ku - koeficienti konstant termo-EMF për një çift të caktuar përcjellësish, i matur në μV/K. Varet nga vlera absolute e temperaturave të kontakteve "të nxehta" dhe "të ftohta", si dhe nga natyra e materialeve kontaktuese. Siç mund të shihet nga formula (3.39), termo-EMF duhet të jetë proporcional me ndryshimin e temperaturës midis kryqëzimeve.

Fig3.6. Diagrami i termoçiftit.

Varësia e termo-EMF nga ndryshimi i temperaturës së kryqëzimit mund të mos jetë gjithmonë rreptësisht linear. Prandaj koeficienti me T duhet të rregullohet sipas vlerave të temperaturës T 3 Dhe T 2.

Një sistem prej dy telave të izoluar nga njëri-tjetri, i bërë nga metale ose lidhje të ndryshme, të ngjitur në dy vende quhet termoçift. Përdoret për të matur temperaturat. Zakonisht dihet temperatura e njërit kryqëzim (të ftohtë) dhe kryqëzimi i dytë vendoset në vendin temperaturën e të cilit duan ta matin. Një instrument matës, për shembull një milivoltmetër, është i lidhur me termoelementin mV, diplomuar në gradë Celsius ose gradë Kelvin (Fig. 3.6).

Në disa raste, një stafetë kontrolli ose një spirale solenoide është e lidhur në skajet e termoçiftit (Fig. 3.7). Kur arrihet një ndryshim i caktuar i temperaturës, nën ndikimin e termoEMF, një rrymë fillon të rrjedhë përmes spirales së stafetës P, duke bërë që rele të funksionojë ose valvula të hapet duke përdorur një solenoid. Shembuj të termoçifteve më të zakonshëm, diapazoni i temperaturës dhe aplikimet e tyre janë dhënë më poshtë në faqet 325-330.

Fig.4

Fig.3.7. Diagrami i lidhjes së një termoçifti me një stafetë në një qark kontrolli automatik

Termo-EMF mund të jetë i dobishëm në disa raste, por i dëmshëm në të tjera. Për shembull, kur matni temperaturën me termoçift, është e dobishme. Është i dëmshëm në instrumentet matëse dhe rezistorët referencë. Këtu ata përpiqen të përdorin materiale dhe lidhje me koeficientin më të ulët të mundshëm termo-EMF në krahasim me bakrin.

Shembulli 3.7. Termoelementi është kalibruar në temperaturën e ftohtë të kryqëzimit T 0 =0 o C. Të dhënat e kalibrimit jepen në tabelën 3.4

Tabela 3.4

Të dhënat e kalibrimit të termoçiftit

T, o C
Termo-EMF, mV	0,0	0,33	0,65	3,44	2,33	3,25	4.23	5,24	6,27	7,34	8,47	9,63

Ky termoelement u përdor për të matur temperaturën në furrë. Temperatura e bashkimit të ftohtë të termoçiftit gjatë matjes ishte 300 o C. Voltmetri gjatë matjes tregoi një tension prej 7.82 mV. Duke përdorur tabelën e kalibrimit, përcaktoni temperaturën në furrë.

Zgjidhje. Nëse temperatura e kryqëzimit të ftohtë gjatë matjes nuk korrespondon me kushtet e kalibrimit, atëherë duhet të zbatohet ligji i temperaturave të ndërmjetme, i cili shkruhet si më poshtë:

Temperaturat e kryqëzimit tregohen në kllapa. Termo-EMF i gjetur korrespondon, në përputhje me tabelën e kalibrimit, me temperaturën në furrë T= 900 o C.

Koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear të përcjellësve(TCLR). Ky koeficient i caktuar tregon ndryshimin relativ në dimensionet lineare të përcjellësit, dhe në veçanti gjatësinë e tij, në varësi të temperaturës:

Ajo matet në K-3. Figura 3.8 tregon zgjatjen e shufrave 3 m të gjata, të bëra nga materiale të ndryshme, me rritjen e temperaturës,

Fig.3.8. Varësia e zgjatjes së një shufre 1 m të gjatë nga temperatura e materialit.

Duhet të kihet parasysh se nëse rezistenca është prej teli, atëherë kur nxehet, gjatësia e telit dhe rrezja e tij rriten në përpjesëtim me temperaturën e tij. Prerja tërthore rritet në raport me katrorin e dimensioneve lineare, d.m.th. proporcionale me katrorin e rrezes. Kjo do të thotë se me rritjen e dimensioneve lineare të telit kur nxehet, rezistenca e këtij teli zvogëlohet. Kështu, kur një tel nxehet, vlera e rezistencës së tij ndikohet nga dy faktorë që veprojnë në drejtime të kundërta: një rritje në rezistencën ρ dhe një rritje në seksionin kryq të telit.

Për shkak të sa më sipër, koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike të telit do të jetë i barabartë me:

Lidhjet e zgjerimit të ngarkesës nuk do të jenë në gjendje të kompensojnë një zgjatje të tillë. Në këtë rast, rregullimi i rrjetit të kontaktit do të ndërpritet, ulja do të rritet dhe kushtet për mbledhjen normale të rrymës nuk do të plotësohen. Në këto kushte, është e pamundur të sigurohet shpejtësia e madhe e trenave dhe do të ketë një kërcënim real të prishjes së kolektorëve aktualë.

Për të parandaluar një zhvillim të tillë të ngjarjeve, temperatura e ngrohjes së telave duhet të kufizohet në vlerën e lejuar në kushtet për sigurimin e kushteve normale të funksionimit për këtë dizajn të rrjetit të kontaktit. Nëse temperatura rritet mbi këtë vlerë të lejuar, ngarkesa tërheqëse duhet të jetë e kufizuar.

Përveç kësaj, gjatësia e seksioneve të ankorimit duhet të kufizohet në mënyrë që gjatësia e telit të mos kalojë 800 m. Në këtë rast, kur temperatura e telit të kontaktit rritet me 300 0 C, zgjatja nuk do të kalojë 3.4 m, gjë që është mjaft e pranueshme në kushtet e kompensimit të zgjatjes së pezullimit tërheqës. Nëse e marrim temperaturën minimale si -40 0 C, atëherë temperatura maksimale e telit të kontaktit nuk duhet të kalojë 60 0 C (në disa modele 50 0 C).

Gjatë krijimit të pajisjeve elektrike me vakum, është e nevojshme të zgjidhni përçuesit metalikë në mënyrë të tillë që TCLE e tyre të jetë afërsisht e njëjtë me atë të qelqit vakum ose qeramikës vakum. Përndryshe, mund të ndodhin goditje termike, duke çuar në shkatërrimin e pajisjeve vakum.

Vetitë mekanike të përçuesve karakterizohet nga qëndrueshmëria në tërheqje dhe zgjatja në thyerje Δ l/l si dhe brishtësia dhe fortësia. Këto veti varen nga trajtimi mekanik dhe termik, si dhe nga prania e agjentëve aliazh dhe papastërtive në përcjellës. Për më tepër, forca në tërheqje varet nga temperatura e metalit dhe kohëzgjatja e forcës tërheqëse.

Siç u përmend më lart, për të kompensuar zgjerimin linear të telave të kontaktit, tensioni i tyre kryhet nga kompensuesit e temperaturës me pesha që krijojnë një tension prej 30 kN (3 t). Ky tension siguron kushte normale të grumbullimit aktual. Sa më i madh të jetë tensioni, aq më elastik do të jetë pezullimi dhe aq më të mira do të jenë kushtet për grumbullimin aktual. Megjithatë, tensioni i lejuar varet nga forca në tërheqje, e cila zvogëlohet me rritjen e temperaturës.

Për bakrin e tërhequr fort, nga i cili prodhohen telat e kontaktit, një rënie e mprehtë e rezistencës në tërheqje ndodh në temperatura mbi 200 0 C. Forca e përkohshme në tërheqje zvogëlohet gjithashtu me rritjen e kohëzgjatjes së ekspozimit temperaturë të lartë. Koha deri në thyerjen e metalit në varësi të temperaturës absolute të tij T(K) dhe tiparet e projektimit dhe teknologjia e prodhimit përcaktohen nga formula:

. (3.22)

Këtu: C 3 dhe C 2 janë koeficientët e rezistencës termike, në varësi të dizajnit dhe vetive të metaleve. Figura 3.9 tregon varësinë e kohës ndaj shkatërrimit nga temperatura, e shprehur në gradë Celsius, për telat e bërë nga metale të ndryshme.

Kështu, kur rritet tensioni i telit të kontaktit për të rritur elasticitetin e pezullimit, duhet të merret parasysh edhe forca e telit të kontaktit në përputhje me Fig. 3.9.

Fig.3. 9. Varësia e kohës para këputjes së metalit nga temperatura dhe lloji i telit. 1 - alumini dhe çeliku-alumini i bllokuar; 2 - kontakt bakri; 3 - bimetalik çeliku-bakër i bllokuar; 4 - kontakt bronzi rezistent ndaj nxehtësisë.

Koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike, TKS- një vlerë ose grup vlerash që shprehin varësinë e rezistencës elektrike nga temperatura.

Varësia e rezistencës nga temperatura mund të jetë e një natyre të ndryshme, e cila mund të shprehet në rastin e përgjithshëm me ndonjë funksion. Ky funksion mund të shprehet përmes një konstante dimensionale, ku është një temperaturë e caktuar e specifikuar, dhe një koeficient pa dimension të varur nga temperatura e formës:

Në këtë përkufizim, rezulton se koeficienti varet vetëm nga vetitë e mediumit dhe nuk varet nga vlera absolute e rezistencës së objektit të matur (përcaktuar nga dimensionet e tij gjeometrike).

Nëse varësia nga temperatura (në një gamë të caktuar të temperaturës) është mjaft e qetë, ajo mund të përafrohet mjaft mirë nga një polinom i formës:

Koeficientët në fuqitë e polinomit quhen koeficientë të temperaturës së rezistencës. Kështu, varësia nga temperatura do të ketë formën (për shkurtim e shënojmë si):

dhe, nëse marrim parasysh se koeficientët varen vetëm nga materiali, rezistenca mund të shprehet gjithashtu:

Koeficientët kanë përmasat e Kelvin, ose Celsius, ose një njësi tjetër të temperaturës në të njëjtën shkallë, por me një shenjë minus. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së shkallës së parë karakterizon varësinë lineare të rezistencës elektrike nga temperatura dhe matet në kelvin minus shkallën e parë (K-1). Koeficienti i temperaturës së shkallës së dytë është kuadratik dhe matet në kelvin minus shkallën e dytë (K⁻²). Shanset mbarojnë shkallë të lartë shprehen në mënyrë të ngjashme.

Kështu, për shembull, për një sensor të temperaturës platini të llojit Pt100, metoda për llogaritjen e rezistencës duket si

domethënë, për temperaturat mbi 0°C koeficientët përdoren α1=3,9803·10-3 K-1, α2=−5,775·10-7 K-2 në T0=0°C (273,15 K) dhe për temperaturat nën Shtohen 0°C, α3=4,183·10-4 K-3 dhe α4=−4,183·10-12 K-4.

Megjithëse përdoren disa fuqi për llogaritjet e sakta, në shumicën e rasteve praktike mjafton një koeficient linear dhe zakonisht kjo nënkuptohet me TCS. Kështu, për shembull, një TCR pozitiv nënkupton një rritje të rezistencës me rritjen e temperaturës dhe një TCR negative do të thotë një ulje.

Arsyet kryesore për ndryshimet në rezistencën elektrike janë ndryshimet në përqendrimin e transportuesve të ngarkesës në medium dhe lëvizshmëria e tyre.

Materialet me TCR të lartë përdoren në qarqet e ndjeshme ndaj temperaturës si pjesë e termistorëve dhe qarqeve të urave të bëra prej tyre. Për ndryshime të sakta të temperaturës, termistorët bazohen në

Rezistenca e përcjellësit (R) (rezistenca) () varet nga temperatura. Kjo varësi për ndryshime të vogla në temperaturë () paraqitet si funksion:

ku është rezistenca e përcjellësit në një temperaturë prej 0 o C; - koeficienti i temperaturës së rezistencës.

PËRKUFIZIM

Koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike() është një sasi fizike e barabartë me rritjen relative (R) të një seksioni qarku (ose rezistencën e mediumit ()), që ndodh kur përcjellësi nxehet me 1 o C. Matematikisht, përkufizimi i koeficientit të temperaturës së rezistencës mund të përfaqësohet si:

Vlera karakterizon marrëdhënien midis rezistencës elektrike dhe temperaturës.

Në temperaturat brenda intervalit, për shumicën e metaleve koeficienti në shqyrtim mbetet konstant. Për metalet e pastra, shpesh merret si koeficienti i rezistencës së temperaturës

Ndonjëherë ata flasin për koeficientin mesatar të temperaturës së rezistencës, duke e përcaktuar atë si:

ku është vlera mesatare e koeficientit të temperaturës në një interval të caktuar të temperaturës ().

Koeficienti i rezistencës së temperaturës për substanca të ndryshme

Shumica e metaleve kanë një koeficient temperaturë rezistence më të madhe se zero. Kjo do të thotë se rezistenca e metaleve rritet me rritjen e temperaturës. Kjo ndodh si rezultat i shpërndarjes së elektroneve në rrjetën kristalore, e cila rrit dridhjet termike.

Në temperatura afër zeros absolute (-273 o C), rezistenca e një numri të madh metalesh bie ndjeshëm në zero. Thuhet se metalet kalojnë në një gjendje superpërcjellëse.

Gjysmëpërçuesit që nuk kanë papastërti kanë një koeficient negativ të rezistencës së temperaturës. Rezistenca e tyre zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Kjo ndodh për shkak të faktit se numri i elektroneve që lëvizin në brezin e përcjelljes rritet, që do të thotë se rritet numri i vrimave për njësi vëllimi të gjysmëpërçuesit.

Tretësirat e elektrolitit kanë. Rezistenca e elektroliteve zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Kjo ndodh sepse rritja e numrit të joneve të lira si rezultat i shpërbërjes së molekulave tejkalon rritjen e shpërndarjes së joneve si rezultat i përplasjeve me molekulat e tretësit. Duhet thënë se koeficienti i temperaturës së rezistencës për elektrolitet është një vlerë konstante vetëm në një interval të vogël temperaturash.

Njësitë

Njësia bazë SI për matjen e koeficientit të temperaturës së rezistencës është:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Ushtrimi

Një llambë inkandeshente me një spirale tungsteni është e lidhur në një rrjet me tension B, nëpër të rrjedh rryma A. Sa do të jetë temperatura e spirales nëse në një temperaturë o C ajo ka një rezistencë Ohm? Koeficienti i temperaturës së rezistencës së tungstenit

Zgjidhje

Si bazë për zgjidhjen e problemit, ne përdorim formulën për varësinë e rezistencës nga temperatura e formës:

ku është rezistenca e filamentit të tungstenit në temperaturën 0 o C. Duke u shprehur nga shprehja (1.1), kemi:

Sipas ligjit të Ohm-it, për një seksion të qarkut kemi:

Le të llogarisim

Le të shkruajmë ekuacionin që lidh rezistencën dhe temperaturën:

Le të bëjmë llogaritjet:

Përgjigju

Koeficienti i rezistencës së temperaturës(α) - ndryshimi relativ në rezistencën e një seksioni të një qarku elektrik ose rezistenca elektrike e një materiali kur temperatura ndryshon me 1, e shprehur në K -1. Në elektronikë, rezistorët përdoren veçanërisht nga lidhjet e veçanta metalike me vlera të ulëta α, të tilla si lidhjet e manganinës ose konstantanit dhe përbërësit gjysmëpërçues me vlera të mëdha α pozitive ose negative (termistorë). Kuptimi fizik i koeficientit të rezistencës së temperaturës shprehet me ekuacionin:

Ku dR- ndryshimi i rezistencës elektrike R kur temperatura ndryshon me dT.

Dirigjentët

Varësia e rezistencës nga temperatura për shumicën e metaleve është afër lineare në një gamë të gjerë temperaturash dhe përshkruhet me formulën:

R T R0- rezistenca elektrike në temperaturën fillestare T 0 [Ohm]; α - koeficienti i temperaturës së rezistencës; ΔT- ndryshimi i temperaturës është TT 0 [K].

Në temperatura të ulëta, varësia nga temperatura e rezistencës së përcjellësve përcaktohet nga rregulli i Mathiesen.

Gjysem percjellesit

Varësia e rezistencës së termistorit NTC nga temperatura

Për pajisjet gjysmëpërçuese të tilla si termistorët, varësia nga temperatura e rezistencës përcaktohet kryesisht nga varësia e përqendrimit të bartësit të ngarkesës nga temperatura. Kjo është një marrëdhënie eksponenciale:

R T- rezistenca elektrike në temperaturën T [Ohm]; R∞- rezistenca elektrike në temperaturë T = ∞ [Ohm]; Wg- hendeku i brezit - diapazoni i vlerave të energjisë që një elektron nuk ka në një kristal ideal (pa defekte) [eV]; k- Konstanta e Boltzmanit [eV/K].

Duke marrë logaritmet e anës së majtë dhe të djathtë të ekuacionit, marrim:

, ku është konstanta materiale.

Koeficienti i temperaturës së rezistencës së një termistori përcaktohet nga ekuacioni:

Nga varësia e R T nga T kemi:

Burimet

Baza teorike inxhinieri elektrike: Teksti mësimor: 3 vëllime / V. S. Boyko, V. V. Boyko, Yu. F. Vydolob et al.; Nën gjeneralin ed. I. M. Chizhenko, V. S. Bojko. - M.: ShTs "Shtëpia Botuese" Politeknik "", 2004. - T. 1: mënyra të qëndrueshme të qarqeve elektrike lineare me parametra të grumbulluar. - 272 f.: i sëmurë. ISBN 966-622-042-3
Shegedin A.I. Piktori V.S. Bazat teorike të inxhinierisë elektrike. Pjesa 1: Libër mësuesi për studentët e mësimit në distancë në specialitetet e inxhinierisë elektrike dhe elektromekanike të institucioneve të arsimit të lartë. - M.: Magnolia Plus, 2004. - 168 f.
I.M.Kucheruk, I.T.Gorbachuk, P.P.Lutsik (2006). Lënda e përgjithshme e fizikës: Teksti mësimor në 3 vëllime T.2. Elektriciteti dhe magnetizmi. Kiev: Teknika.

Metal	*Rezistenca specifike ρ në 20 ºС, Ohmmm²/m**	Koeficienti i temperaturës së rezistencës α, ºС -1


Alumini
Hekuri (çeliku)


Konstantani
Manganin

Koeficienti i temperaturës së rezistencës α tregon se sa rritet rezistenca e një përcjellësi prej 1 ohm me një rritje të temperaturës (ngrohja e përcjellësit) me 1 ºС.

Rezistenca e përcjellësit në temperaturën t llogaritet me formulën:

r t = r 20 + α* r 20 *(t - 20 ºС)

ku r 20 është rezistenca e përcjellësit në një temperaturë prej 20 ºС, r t është rezistenca e përcjellësit në temperaturën t.

Dendësia e rrymës

Një rrymë I = 10 A rrjedh nëpër një përcjellës bakri me sipërfaqe tërthore S = 4 mm² Sa është dendësia e rrymës?

Dendësia e rrymës J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².

[Një rrymë I = 2.5 A rrjedh nëpër një sipërfaqe tërthore prej 1 mm²; një rrymë I = 10 A rrjedh në të gjithë seksionin kryq S].

Një autobus komutues me seksion kryq drejtkëndor (20x80) mm² mbart një rrymë I = 1000 A. Sa është dendësia e rrymës në autobus?

Zona e seksionit kryq të gomës S = 20x80 = 1600 mm². Dendësia e rrymës

J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².

Teli i spirales ka një seksion tërthor rrethor me diametër 0,8 mm dhe lejon një densitet të rrymës prej 2,5 A/mm². Çfarë rryme e lejuar mund të kalojë nëpër tela (ngrohja nuk duhet të kalojë të lejuarin)?

Zona e seksionit tërthor të telit S = π * d²/4 = 3/14 * 0,8²/4 ≈ 0,5 mm².

Rryma e lejuar I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.

Dendësia e lejuar e rrymës për mbështjelljen e transformatorit J = 2,5 A/mm². Nëpër mbështjellje kalon një rrymë I = 4 A. Sa duhet të jetë prerja (diametri) e prerjes rrethore të përcjellësit në mënyrë që mbështjellja të mos mbinxehet?

Sipërfaqja e prerjes tërthore S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²

Ky seksion korrespondon me një diametër teli prej 1.42 mm.

Një tel bakri i izoluar me një seksion kryq prej 4 mm² mbart një rrymë maksimale të lejuar prej 38 A (shih tabelën). Cila është dendësia e lejuar e rrymës? Cilat janë densitetet e lejueshme të rrymës për telat e bakrit me prerje tërthore 1, 10 dhe 16 mm²?

1). Dendësia e lejueshme e rrymës

J = I/S = 38 A / 4mm² = 9,5 A/mm².

2). Për një seksion kryq prej 1 mm², densiteti i lejueshëm i rrymës (shih tabelën)

J = I/S = 16 A / 1 mm² = 16 A/mm².

3). Për një seksion kryq prej 10 mm² densiteti i lejueshëm i rrymës

J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A/mm²

4). Për një seksion kryq prej 16 mm² densiteti i lejueshëm i rrymës

J = I/S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A/mm².

Dendësia e lejuar e rrymës zvogëlohet me rritjen e seksionit kryq. Tabela e vlefshme për telat elektrikë me izolim të klasës B.

Probleme për t'u zgjidhur në mënyrë të pavarur

Një rrymë I = 4 A duhet të rrjedhë nëpër mbështjelljen e transformatorit.Sa duhet të jetë prerja tërthore e telit të mbështjelljes me një densitet të lejueshëm të rrymës J = 2,5 A/mm²? (S = 1,6 mm²)

Një tel me një diametër prej 0.3 mm mbart një rrymë prej 100 mA. Sa është dendësia aktuale? (J = 1,415 A/mm²)

Përgjatë mbështjelljes së një elektromagneti të bërë nga tela të izoluar me një diametër

d = 2,26 mm (pa izolimin) kalon nje rryme prej 10 A. Sa eshte densiteti

aktuale? (J = 2,5 A/mm²).

4. Dredha-dredha e transformatorit lejon një densitet të rrymës prej 2,5 A/mm². Rryma në mbështjellje është 15 A. Cili është prerja dhe diametri më i vogël që mund të ketë një tel i rrumbullakët (duke përjashtuar izolimin)? (në mm²; 2,76 mm).

TKS është një vlerë që karakterizon ndryshimin relativ në rezistencën e rezistencës kur temperatura ndryshon me një shkallë. TKS karakterizon ndryshime të kthyeshme në rezistencën e rezistencës për shkak të ndryshimeve në temperaturën e ambientit ose ndryshimeve në ngarkesën elektrike në rezistencë. Një ndryshim në rezistencën e rezistencës nën ndikimin e ndikimeve të jashtme (temperatura, ngarkesa, etj.) çon në ndryshime në parametrat e qarqeve elektrike, dhe në raste kritike, në prishjen e tyre. Prandaj, ndryshimet në vlerën e rezistencës së rezistencës duhet të merren parasysh gjatë ndërtimit të qarqeve elektrike.

Në praktikë, ata përdorin vlerën mesatare TCR, e cila përcaktohet në intervalin e temperaturës së funksionimit në një ngarkesë elektrike të caktuar të rezistencës duke përdorur një matës TCR, ose duke matur tre vlera të rezistencës së rezistencës në temperaturë normale (+20°C) dhe në temperatura ekstreme (temperatura maksimale pozitive dhe temperatura minimale negative). Bazuar në vlerat e matura të rezistencës së rezistencës, TCR përcaktohet duke përdorur formulën e mëposhtme

Ku TKS koeficienti i temperaturës së rezistencës së rezistencës kur temperatura ndryshon me 1 / °C;

diferenca algjebrike midis rezistencës së rezistencës së matur në temperatura të dhëna pozitive dhe negative dhe rezistencës së rezistencës të matur në temperaturë normale (+ 20 ° C);

R rezistenca e rezistencës e matur në temperaturë normale (+20°C);

diferenca algjebrike ndërmjet një temperature të dhënë pozitive dhe asaj negative dhe temperaturës normale (+20°C).

Përshkrimi i punës laboratorike dhe stendës matëse

Objekti i provës i përdorur në këtë punë janë ndarësit e tensionit induktiv-rezistues, diagrami i të cilave është paraqitur në Fig. 8.

Diagrami funksional i stendës matëse është paraqitur në Fig. 9.

Pajisjet e mëposhtme përdoren për të kryer matjet:

Gjenerator pulsi Gi (tipi G5-54);

Gjenerator me frekuencë të ulët Gn (lloji GZ-112, GZ-118);

Oshiloskop OS (lloji S1-65);

V1, V2 voltmetër (lloji VZ-38);

Ndërprerës PC (tipi PG-5P2N);

termostat (lloji SNOL);

Bl. 1 bllok rezistencash dhe induktancash, i përbërë nga elementët e mëposhtëm:

MLT 1,1 kOhm ±1%;

BC 5,1 kOhm + 1%;

MLT 10 kOhm ±1%;

MLT 51 kOhm ±5%;

MLT 100 kOhm ±5%;

MLT 75 kOhm ± 5%;

MLT 1,1 kOhm±5%;

Bl. 2 bllok rezistencash, i përbërë nga elementët e mëposhtëm:

MLT 100 Ohm ± 5%;

MLT 10 kOhm ±5%;

MLT 1,1 kOhm ±5%.

Oriz. 8. Diagrami i ndarësve të tensionit induktiv-rezistent

Oriz. 9. Diagrami funksional i stendës matëse.

Përgatitja për matje.

Matjet kryhen në një laborator në kushte normale klimatike në përputhje me GOST 11478-75.

KUJDES! Para se të filloni matjet, duhet të njiheni me rregullat e sigurisë kur punoni me pajisje. Është gjithashtu e nevojshme të njiheni me përshkrimet e instrumenteve matëse dhe këto udhëzime. Është e nevojshme të kontrollohet nëse të gjitha instrumentet e përfshira në instalimin matës janë të ndezur, si dhe është e nevojshme të kontrollohet nëse instrumentet matëse dhe bazamenti i laboratorit janë të tokëzuar. Për më tepër, është e nevojshme të montoni një diagram të stendës në përputhje me Fig. 9. Është e nevojshme vendosja e pullave të kontrollit të instrumenteve matëse në një pozicion në të cilin nuk ka sinjal në hyrjen e ndarësve me rezistencë induktive dhe nuk ka tension të furnizimit. Pas së cilës është e nevojshme të ndizni të gjitha instrumentet matëse dhe t'i lini të ngrohen për të paktën 15 minuta. Pastaj është e nevojshme të rregulloni instrumentet matëse në përputhje me udhëzimet e funksionimit.

Rezistenca e përcjellësit (R) (rezistenca) () varet nga temperatura. Kjo varësi për ndryshime të vogla në temperaturë () paraqitet si funksion:

ku është rezistenca e përcjellësit në një temperaturë prej 0 o C; - koeficienti i temperaturës së rezistencës.

PËRKUFIZIM

Vlera karakterizon marrëdhënien midis rezistencës elektrike dhe temperaturës.

Në temperaturat brenda intervalit, për shumicën e metaleve koeficienti në shqyrtim mbetet konstant. Për metalet e pastra, shpesh merret si koeficienti i rezistencës së temperaturës

Ndonjëherë ata flasin për koeficientin mesatar të temperaturës së rezistencës, duke e përcaktuar atë si:

ku është vlera mesatare e koeficientit të temperaturës në një interval të caktuar të temperaturës ().

Koeficienti i rezistencës së temperaturës për substanca të ndryshme

Në temperatura afër zeros absolute (-273 o C), rezistenca e një numri të madh metalesh bie ndjeshëm në zero. Thuhet se metalet kalojnë në një gjendje superpërcjellëse.

Njësitë

Njësia bazë SI për matjen e koeficientit të temperaturës së rezistencës është:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Ushtrimi

Zgjidhje

Si bazë për zgjidhjen e problemit, ne përdorim formulën për varësinë e rezistencës nga temperatura e formës:

ku është rezistenca e filamentit të tungstenit në temperaturën 0 o C. Duke u shprehur nga shprehja (1.1), kemi:

Sipas ligjit të Ohm-it, për një seksion të qarkut kemi:

Le të llogarisim

Le të shkruajmë ekuacionin që lidh rezistencën dhe temperaturën:

Le të bëjmë llogaritjet:

Përgjigju

Metal		-1


Alumini
Hekuri (çeliku)


Konstantani
Manganin

Dendësia e rrymës

1). Dendësia e lejueshme e rrymës

J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A/mm²

aktuale? (J = 2,5 A/mm²).

Koeficienti i temperaturës së rezistencës elektrike, TKS- një vlerë ose grup vlerash që shprehin varësinë e rezistencës elektrike nga temperatura.

Varësia e rezistencës nga temperatura mund të jetë e një natyre të ndryshme, e cila mund të shprehet në rastin e përgjithshëm me ndonjë funksion. Ky funksion mund të shprehet përmes konstantës dimensionale , ku është një temperaturë e caktuar e specifikuar dhe një koeficient pa dimension i varur nga temperatura e formës:

Nëse varësia nga temperatura (në një gamë të caktuar të temperaturës) është mjaft e qetë, ajo mund të përafrohet mjaft mirë nga një polinom i formës:

Koeficientët në fuqitë e polinomit quhen koeficientë të temperaturës së rezistencës. Kështu, varësia nga temperatura do të ketë formën (për shkurtim e shënojmë si):

dhe, nëse marrim parasysh se koeficientët varen vetëm nga materiali, rezistenca mund të shprehet gjithashtu:

Koeficientët kanë përmasat e Kelvin, ose Celsius, ose një njësi tjetër të temperaturës në të njëjtën masë, por me një shenjë minus. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së shkallës së parë karakterizon varësinë lineare të rezistencës elektrike nga temperatura dhe matet në kelvin minus shkallën e parë (K-1). Koeficienti i temperaturës së shkallës së dytë është kuadratik dhe matet në kelvin minus shkallën e dytë (K⁻²). Në mënyrë të ngjashme shprehen koeficientët e shkallëve më të larta.

Kështu, për shembull, për një sensor të temperaturës platini të llojit Pt100, metoda për llogaritjen e rezistencës duket si

Arsyet kryesore për ndryshimet në rezistencën elektrike janë ndryshimet në përqendrimin e transportuesve të ngarkesës në medium dhe lëvizshmëria e tyre.

Kështu, me rritjen e temperaturës, gjithnjë e më shumë pengesa shfaqen në rrugën e zhvendosjes së elektroneve nën ndikimin e një fushe elektrike. Kjo çon në faktin se rruga mesatare e lirë e një elektroni λ zvogëlohet, lëvizshmëria e elektroneve zvogëlohet dhe, si pasojë, zvogëlohet përçueshmëria e metaleve dhe rritet rezistenca (Fig. 3.3). Ndryshimi në rezistencën e një përcjellësi kur temperatura e tij ndryshon me 3K, lidhur me vlerën e rezistencës së këtij përcjellësi në një temperaturë të caktuar, quhet koeficienti i temperaturës së rezistencës. TK ρ ose Koeficienti i temperaturës së rezistencës matet në K -3. Koeficienti i temperaturës së rezistencës së metaleve është pozitiv. Siç del nga përkufizimi i dhënë më sipër, shprehja diferenciale për TK ρ ka formën:

(3.9)

Sipas përfundimeve të teorisë elektronike të metaleve, vlerat e metaleve të pastra në gjendje të ngurtë duhet të jenë afër koeficientit të temperaturës (TK) të zgjerimit të gazeve ideale, d.m.th. 3: 273 =0,0037. Në fakt, shumica e metaleve kanë ≈ 0.004. Disa metale kanë vlera më të larta, duke përfshirë metalet ferromagnetike - hekurin, nikelin dhe kobaltin.

Vini re se për çdo temperaturë ka një koeficient të temperaturës TK ρ. Në praktikë, për një interval të caktuar të temperaturës, përdoret vlera mesatare TK ρ ose:

, (3.10)

Metal	*Rezistenca specifike ρ në 20 ºС, Ohmmm²/m**	Koeficienti i temperaturës së rezistencës α, ºС -1


Alumini
Hekuri (çeliku)


Konstantani
Manganin

Koeficienti i temperaturës së rezistencës α tregon se sa rritet rezistenca e një përcjellësi prej 1 ohm me një rritje të temperaturës (ngrohja e përcjellësit) me 1 ºС.

Rezistenca e përcjellësit në temperaturën t llogaritet me formulën:

r t = r 20 + α* r 20 *(t - 20 ºС)

ku r 20 është rezistenca e përcjellësit në një temperaturë prej 20 ºС, r t është rezistenca e përcjellësit në temperaturën t.

Dendësia e rrymës

Një rrymë I = 10 A rrjedh nëpër një përcjellës bakri me sipërfaqe tërthore S = 4 mm² Sa është dendësia e rrymës?

Dendësia e rrymës J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².

[Një rrymë I = 2.5 A rrjedh nëpër një sipërfaqe tërthore prej 1 mm²; një rrymë I = 10 A rrjedh në të gjithë seksionin kryq S].

Një autobus komutues me seksion kryq drejtkëndor (20x80) mm² mbart një rrymë I = 1000 A. Sa është dendësia e rrymës në autobus?

Zona e seksionit kryq të gomës S = 20x80 = 1600 mm². Dendësia e rrymës

J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².

Zona e seksionit tërthor të telit S = π * d²/4 = 3/14 * 0,8²/4 ≈ 0,5 mm².

Rryma e lejuar I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.

Sipërfaqja e prerjes tërthore S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²

Ky seksion korrespondon me një diametër teli prej 1.42 mm.

1). Dendësia e lejueshme e rrymës

J = I/S = 38 A / 4mm² = 9,5 A/mm².

2). Për një seksion kryq prej 1 mm², densiteti i lejueshëm i rrymës (shih tabelën)

J = I/S = 16 A / 1 mm² = 16 A/mm².

3). Për një seksion kryq prej 10 mm² densiteti i lejueshëm i rrymës

J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A/mm²

4). Për një seksion kryq prej 16 mm² densiteti i lejueshëm i rrymës

J = I/S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A/mm².

Dendësia e lejuar e rrymës zvogëlohet me rritjen e seksionit kryq. Tabela e vlefshme për telat elektrikë me izolim të klasës B.

Probleme për t'u zgjidhur në mënyrë të pavarur

Një tel me një diametër prej 0.3 mm mbart një rrymë prej 100 mA. Sa është dendësia aktuale? (J = 1,415 A/mm²)

Përgjatë mbështjelljes së një elektromagneti të bërë nga tela të izoluar me një diametër

d = 2,26 mm (pa izolimin) kalon nje rryme prej 10 A. Sa eshte densiteti

aktuale? (J = 2,5 A/mm²).