Como a resistência de um condutor depende da temperatura?
Metais
Como a temperatura afeta os metais? Para descobrir essa dependência, foi realizado um experimento: a bateria, o amperímetro, o fio e a tocha são conectados usando fios. Então você precisa medir a corrente no circuito. Depois que as leituras forem feitas, você precisará levar o queimador ao fio e aquecê-lo. Quando o fio é aquecido, percebe-se que a resistência aumenta e a condutividade do metal diminui.
onde:
- Fio de metal
- Bateria
- Amperímetro
A dependência é indicada e justificada pelas fórmulas:
A partir dessas fórmulas, segue-se que R do condutor é determinado pela fórmula:
Um exemplo da dependência da resistência do metal à temperatura é fornecido no vídeo:
Também é necessário prestar atenção a uma propriedade como supercondutividade. Se as condições ambientais forem normais, quando resfriados, os condutores reduzem sua resistência. O gráfico abaixo mostra como a temperatura e a resistividade do mercúrio dependem.
A supercondutividade é um fenômeno que ocorre quando um material atinge uma temperatura crítica (Kelvin mais próximo de zero), na qual a resistência diminui acentuadamente para zero.
Gases
Os gases desempenham o papel de um dielétrico e não podem conduzir uma corrente elétrica. E, para que se forme, são necessárias transportadoras. Os íons agem em seu papel e surgem devido à influência de fatores externos.
A dependência pode ser considerada como um exemplo. Para o experimento, o mesmo design é usado como no experimento anterior, apenas os condutores são substituídos por placas de metal. Deve haver um pequeno espaço entre eles. O amperímetro deve indicar falta de corrente. Ao colocar o queimador entre as placas, o dispositivo indicará a corrente que passa pelo meio de gás.
Abaixo está um gráfico da característica de tensão de corrente de uma descarga de gás, onde é visto que o aumento da ionização no estágio inicial aumenta, então a dependência da corrente na tensão permanece inalterada (ou seja, quando a tensão aumenta, a corrente permanece a mesma) e um aumento acentuado da corrente, o que leva à quebra da camada dielétrica .
Considere a condutividade dos gases na prática. A passagem da corrente elétrica nos gases é usada em lâmpadas fluorescentes e lâmpadas. Neste caso, o cátodo e o ânodo, dois eletrodos são colocados em um balão, no qual existe um gás inerte. Como esse fenômeno depende do gás? Quando a lâmpada acende, dois filamentos são aquecidos e a emissão termiônica é criada.Dentro da lâmpada é revestido com um fósforo que emite a luz que vemos. Como o mercúrio depende do fósforo? Os vapores de mercúrio, quando bombardeados com elétrons, formam radiação infravermelha, que por sua vez emite luz.
Se a tensão é aplicada entre o cátodo e o ânodo, ocorre condutividade do gás.
Líquidos
Os condutores de corrente em líquidos são ânions e cátions que se movem devido a um campo elétrico externo. Os elétrons fornecem condutividade insignificante. Considere a dependência da resistência à temperatura nos líquidos.
onde:
- Eletrólito
- Bateria
- Amperímetro
A dependência do efeito dos eletrólitos no aquecimento é prescrita pela fórmula:
Onde a é o coeficiente de temperatura negativo.
Como R depende do aquecimento (t) é mostrado no gráfico abaixo:
Essa relação deve ser considerada ao carregar baterias e baterias.
Semicondutores
E como a resistência depende do aquecimento nos semicondutores? Primeiro, vamos falar sobre termistores. Estes são dispositivos que alteram sua resistência elétrica sob a influência do calor. Este semicondutor possui um coeficiente de temperatura de resistência (TCS) uma ordem de magnitude maior que os metais. Condutores positivos e negativos, eles têm certas características.
Onde: 1 - este é TCS menor que zero; 2 - TCS é maior que zero.
Para que condutores como termistores comecem a trabalhar, tome como base qualquer característica da característica I-V:
- se a temperatura do elemento for menor que zero, esses condutores são usados como relé;
- para controlar a corrente variável, bem como qual temperatura e tensão, use uma seção linear.
Os termistores são usados ao verificar e medir a radiação eletromagnética, que é realizada em frequências ultra altas. Devido a isso, esses condutores são usados em sistemas como alarmes de incêndio, verificação de calor e controle do uso de fluidos e líquidos a granel. Os termistores em que o TCS é menor que zero são usados em sistemas de refrigeração.
Agora sobre os termopares. Como o fenômeno Seebeck afeta os termopares? A dependência é que esses condutores operam com base nesse fenômeno. Quando a temperatura da junção aumenta com o aquecimento, um EMF aparece na junção do circuito fechado. Assim, sua dependência se manifesta e a energia térmica é convertida em eletricidade. Para entender completamente o processo, recomendo que você estude nossas instruções sobre comocomo fazer você mesmo um gerador termoelétrico.
Esse dispositivo é chamado termopar. Os termopares são usados como fontes de corrente de baixa potência, bem como para medir temperaturas de um dispositivo de computação digital, no qual as dimensões devem ser pequenas e as leituras precisas.
Mais informações sobre semicondutores e o efeito do aquecimento em sua resistência são descritas no vídeo:
Bem, a última coisa que eu gostaria de falar é sobre geladeiras e aquecedores de semicondutores. As junções de semicondutores fornecem uma diferença de temperatura de até sessenta graus no projeto. Graças a isso, um gabinete de refrigeração foi projetado. A temperatura de resfriamento em tal câmara atinge - 16 graus. A base da operação dos elementos é o uso de termopares pelos quais a corrente elétrica passa.
Então, examinamos a dependência da resistência do condutor em relação à temperatura. Esperamos que as informações fornecidas sejam compreensíveis e úteis para você!
Certamente você não sabe:
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