Hoe hangt de weerstand van een geleider af van temperatuur?
Metalen
Hoe beïnvloedt temperatuur metalen? Om deze afhankelijkheid te achterhalen, is een experiment uitgevoerd: een batterij, een ampèremeter, een draad en een zaklamp zijn met draden met elkaar verbonden. Dan moet je de stroom in het circuit meten. Nadat de metingen zijn gedaan, moet u de brander naar de draad brengen en deze verwarmen. Wanneer de draad wordt verwarmd, ziet u dat de weerstand toeneemt en de geleidbaarheid van het metaal afneemt.
waar:
- Metaaldraad
- Accu
- Ampèremeter
Afhankelijkheid wordt aangegeven en gerechtvaardigd door de formules:
Uit deze formules volgt dat R van de geleider wordt bepaald door de formule:
Een voorbeeld van de afhankelijkheid van metaalweerstand op temperatuur wordt gegeven in de video:
Het is ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan een dergelijke eigenschap als supergeleiding. Als de omgevingsomstandigheden normaal zijn, verminderen de geleiders bij afkoeling hun weerstand. De onderstaande grafiek laat zien hoe temperatuur en soortelijke weerstand in kwik afhangen.
Supergeleiding is een fenomeen dat optreedt wanneer een materiaal een kritische temperatuur bereikt (Kelvin dichter bij nul), waarbij de weerstand sterk afneemt tot nul.
Gassen
Gassen spelen de rol van een diëlektricum en kunnen geen elektrische stroom geleiden. En om zich te kunnen vormen, zijn ladingdragers nodig. Ionen handelen in hun rol en ze ontstaan door de invloed van externe factoren.
Afhankelijkheid kan als voorbeeld worden beschouwd. Voor het experiment is hetzelfde ontwerp gebruikt als in het vorige experiment, alleen de geleiders zijn vervangen door metalen platen. Er moet een kleine ruimte tussen zitten. De ampèremeter moet een gebrek aan stroom aangeven. Bij het plaatsen van de brander tussen de platen geeft het apparaat de stroom aan die door het gasmedium gaat.
Hieronder is een grafiek van de stroomspanningskarakteristiek van een gasontlading, waar te zien is dat de toename van ionisatie in de beginfase toeneemt, dan blijft de afhankelijkheid van de stroom op spanning ongewijzigd (dat wil zeggen, wanneer de spanning toeneemt, de stroom blijft hetzelfde) en een sterke toename van de stroom, wat leidt tot afbraak van de diëlektrische laag .
Overweeg de geleidbaarheid van gassen in de praktijk. De doorgang van elektrische stroom in gassen wordt gebruikt in fluorescentielampen en lampen. In dit geval, de kathode en de anode, worden twee elektroden in een kolf geplaatst, waarin zich een inert gas bevindt. Hoe hangt dit fenomeen af van gas? Wanneer de lamp aangaat, worden twee filamenten verhit en ontstaat er thermionische emissie.Binnenin de lamp zit een laagje fosfor dat het licht uitstraalt dat we zien. Hoe hangt kwik af van het fosfor? Kwikdampen vormen bij beschieting met elektronen infraroodstraling, die weer licht afgeeft.
Als er spanning wordt aangelegd tussen de kathode en de anode, treedt gasgeleiding op.
Vloeistoffen
Stroomgeleiders in vloeistoffen zijn anionen en kationen die bewegen door een extern elektrisch veld. Elektronen zorgen voor een verwaarloosbare geleiding. Overweeg de afhankelijkheid van weerstand op temperatuur in vloeistoffen.
Waar:
- Elektrolyt
- Accu
- Ampèremeter
De afhankelijkheid van het effect van elektrolyten op verwarming wordt voorgeschreven door de formule:
Waar a is de negatieve temperatuurcoëfficiënt.
Hoe R afhankelijk is van verwarming (t) wordt weergegeven in de onderstaande grafiek:
Deze relatie moet in overweging worden genomen bij het opladen van batterijen en batterijen.
Halfgeleiders
En hoe hangt de weerstand af van verwarming in halfgeleiders? Laten we eerst praten over thermistors. Dit zijn apparaten die hun elektrische weerstand veranderen onder invloed van hitte. Deze halfgeleider heeft een temperatuurcoëfficiënt van weerstand (TCS), een orde van grootte hoger dan metalen. Zowel positieve als negatieve geleiders, ze hebben bepaalde kenmerken.
Waar: 1 - dit is TCS kleiner dan nul; 2 - TCS is groter dan nul.
Om ervoor te zorgen dat geleiders als thermistors beginnen te werken, moet u elk punt op de I-V-karakteristiek als basis nemen:
- als de temperatuur van het element lager is dan nul, worden dergelijke geleiders gebruikt als relais;
- gebruik een lineaire sectie om de veranderende stroom te regelen, evenals welke temperatuur en spanning.
Thermistoren worden gebruikt bij het controleren en meten van elektromagnetische straling, die wordt uitgevoerd bij ultrahoge frequenties. Hierdoor worden deze geleiders gebruikt in systemen zoals brandalarmen, warmtecontrole en controle op het gebruik van bulkmedia en vloeistoffen. De thermistors waarin de TCS kleiner is dan nul worden gebruikt in koelsystemen.
Nu over de thermokoppels. Hoe beïnvloedt het fenomeen Seebeck thermokoppels? De afhankelijkheid is dat dergelijke geleiders werken op basis van dit fenomeen. Wanneer de temperatuur van de kruising stijgt met verwarming, verschijnt er een EMF op de kruising van het gesloten circuit. Zo komt hun afhankelijkheid tot uiting en wordt thermische energie omgezet in elektriciteit. Om het proces volledig te begrijpen, raad ik u aan onze instructies te bestuderen over hoehoe je zelf een thermo-elektrische generator maakt.
Zo'n apparaat wordt een thermokoppel genoemd. Thermokoppels worden gebruikt als stroombronnen met laag vermogen, maar ook voor het meten van temperaturen van een digitaal computerapparaat, waarbij de afmetingen klein moeten zijn en de metingen nauwkeurig moeten zijn.
Meer details over halfgeleiders en het effect van verwarming op hun weerstand wordt beschreven in de video:
Nou, het laatste waar ik het over wil hebben, zijn koelkasten en halfgeleiderverwarmers. Halfgeleiderovergangen zorgen voor een temperatuurverschil tot wel zestig graden in het ontwerp. Hierdoor is er een koelkast ontworpen. De koeltemperatuur in zo'n kamer bereikt - 16 graden. De basis van de werking van de elementen is het gebruik van thermokoppels waardoor elektrische stroom gaat.
Dus onderzochten we de afhankelijkheid van de weerstand van de geleider op temperatuur. We hopen dat de verstrekte informatie voor u begrijpelijk en nuttig was!
Je weet toch niet:
Bezig met laden...
