Πώς εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού από τη θερμοκρασία;

Μέταλλα

Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τα μέταλλα; Για να ανακαλυφθεί αυτή η εξάρτηση, πραγματοποιήθηκε ένα πείραμα: μια μπαταρία, ένα αμπερόμετρο, ένα καλώδιο και ένας φακός συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας καλώδια. Τότε πρέπει να μετρήσετε το ρεύμα στο κύκλωμα. Μετά τη λήψη των μετρήσεων, πρέπει να φέρετε τον καυστήρα στο καλώδιο και να τον θερμάνετε. Όταν το σύρμα θερμαίνεται, φαίνεται ότι η αντίσταση αυξάνεται και η αγωγιμότητα του μετάλλου μειώνεται.

όπου:

1. Μεταλλικό σύρμα
2. Μπαταρία
3. Αμπεριόμετρο

Η εξάρτηση υποδεικνύεται και δικαιολογείται από τους τύπους:

Από αυτούς τους τύπους προκύπτει ότι το R του αγωγού καθορίζεται από τον τύπο:

Ένα παράδειγμα της εξάρτησης της αντοχής των μετάλλων στη θερμοκρασία παρέχεται στο βίντεο:

Είναι επίσης απαραίτητο να δοθεί προσοχή σε μια ιδιότητα όπως η υπεραγωγιμότητα. Εάν οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι φυσιολογικές, τότε όταν ψύχονται, οι αγωγοί μειώνουν την αντίστασή τους. Το παρακάτω γράφημα δείχνει πώς εξαρτώνται η θερμοκρασία και η αντίσταση στον υδράργυρο.

Η υπεραγωγιμότητα είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένα υλικό φτάσει σε κρίσιμη θερμοκρασία (Kelvin πλησιέστερα στο μηδέν), στο οποίο η αντίσταση μειώνεται απότομα στο μηδέν.

Αέρια

Τα αέρια παίζουν το ρόλο ενός διηλεκτρικού και δεν μπορούν να αγωγούν ηλεκτρικό ρεύμα. Και για να σχηματιστεί, χρειάζονται μεταφορείς χρέωσης. Τα ιόντα δρουν στο ρόλο τους και προκύπτουν λόγω της επίδρασης εξωτερικών παραγόντων.

Η εξάρτηση μπορεί να θεωρηθεί ως παράδειγμα. Για το πείραμα, χρησιμοποιείται το ίδιο σχέδιο με το προηγούμενο πείραμα, μόνο οι αγωγοί αντικαθίστανται με μεταλλικές πλάκες. Πρέπει να υπάρχει ένας μικρός χώρος μεταξύ τους. Το αμπερόμετρο πρέπει να υποδεικνύει έλλειψη ρεύματος. Κατά την τοποθέτηση του καυστήρα μεταξύ των πλακών, η συσκευή υποδεικνύει το ρεύμα που διέρχεται από το μέσο αερίου.

Ακολουθεί ένα γράφημα του χαρακτηριστικού της τάσης ρεύματος μιας εκκένωσης αερίου, όπου φαίνεται ότι η αύξηση του ιονισμού στο αρχικό στάδιο αυξάνεται, τότε η εξάρτηση του ρεύματος στην τάση παραμένει αμετάβλητη (δηλαδή, όταν η τάση αυξάνεται, το ρεύμα παραμένει το ίδιο) και μια απότομη αύξηση του ρεύματος, η οποία οδηγεί σε διάσπαση του διηλεκτρικού στρώματος .

Εξετάστε την αγωγιμότητα των αερίων στην πράξη. Η διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος σε αέρια χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες φθορισμού και λαμπτήρες. Σε αυτήν την περίπτωση, η κάθοδος και η άνοδος, δύο ηλεκτρόδια τοποθετούνται σε μια φιάλη, στην οποία υπάρχει ένα αδρανές αέριο. Πώς εξαρτάται αυτό το φαινόμενο από το αέριο; Όταν ανάβει η λυχνία, θερμαίνονται δύο νήματα και δημιουργούνται θερμιονικές εκπομπές.Στο εσωτερικό του λαμπτήρα επικαλύπτεται ένας φωσφόρος που εκπέμπει το φως που βλέπουμε. Πώς εξαρτάται ο υδράργυρος από τον φωσφόρο; Οι ατμοί υδραργύρου, όταν βομβαρδίζονται με ηλεκτρόνια, σχηματίζουν υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία με τη σειρά της εκπέμπει φως.

Εάν εφαρμοστεί τάση μεταξύ της καθόδου και της ανόδου, εμφανίζεται αγωγιμότητα αερίου.

Υγρά

Οι τρέχοντες αγωγοί στα υγρά είναι ανιόντα και κατιόντα που κινούνται λόγω εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Τα ηλεκτρόνια παρέχουν αμελητέα αγωγιμότητα. Εξετάστε την εξάρτηση της αντίστασης από τη θερμοκρασία στα υγρά.

όπου:

1. Ηλεκτρολύτης
2. Μπαταρία
3. Αμπεριόμετρο

Η εξάρτηση της επίδρασης των ηλεκτρολυτών στη θέρμανση καθορίζεται από τον τύπο:

Όπου a είναι ο αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας.

Το πώς εξαρτάται το R από τη θέρμανση (t) φαίνεται στο παρακάτω γράφημα:

Αυτή η σχέση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη φόρτιση μπαταριών και μπαταριών.

Ημιαγωγοί

Και πώς εξαρτάται η αντίσταση από τη θέρμανση στους ημιαγωγούς; Πρώτα, ας μιλήσουμε για θερμίστορ. Πρόκειται για συσκευές που αλλάζουν την ηλεκτρική τους αντίσταση υπό την επίδραση της θερμότητας. Αυτός ο ημιαγωγός έχει συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης (TCS) με τάξη μεγέθους υψηλότερη από τα μέταλλα. Και οι θετικοί και οι αρνητικοί αγωγοί, έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά.

Πού: 1 - αυτό είναι TCS μικρότερο από το μηδέν. 2 - Το TCS είναι μεγαλύτερο από το μηδέν.

Για να αρχίσουν να λειτουργούν τέτοιοι αγωγοί όπως οι θερμίστορ, πάρτε οποιοδήποτε σημείο στο χαρακτηριστικό I-V ως βάση:

• εάν η θερμοκρασία του στοιχείου είναι μικρότερη από το μηδέν, τότε αυτοί οι αγωγοί χρησιμοποιούνται ως ρελέ.
• για να ελέγξετε το μεταβαλλόμενο ρεύμα, καθώς και ποια θερμοκρασία και τάση, χρησιμοποιήστε ένα γραμμικό τμήμα.

Τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται κατά τον έλεγχο και τη μέτρηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η οποία πραγματοποιείται σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες. Λόγω αυτού, αυτοί οι αγωγοί χρησιμοποιούνται σε συστήματα όπως συναγερμοί πυρκαγιάς, επαλήθευση θερμότητας και έλεγχος της χρήσης χύδην μέσων και υγρών. Τα θερμίστορ στα οποία το TCS είναι μικρότερο από το μηδέν χρησιμοποιούνται σε συστήματα ψύξης.

Τώρα για τα θερμοζεύγη. Πώς επηρεάζει το φαινόμενο Seebeck τα θερμοζεύγη; Η εξάρτηση είναι ότι τέτοιοι αγωγοί λειτουργούν βάσει αυτού του φαινομένου. Όταν η θερμοκρασία της διασταύρωσης αυξάνεται με θέρμανση, εμφανίζεται ένα EMF στη διασταύρωση του κλειστού κυκλώματος. Έτσι, η εξάρτησή τους εκδηλώνεται και η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Για να κατανοήσετε πλήρως τη διαδικασία, σας συνιστούμε να μελετήσετε τις οδηγίες μας για το πώς να το κάνετεπώς να φτιάξετε μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια μόνοι σας.

Μια τέτοια συσκευή ονομάζεται θερμοστοιχείο. Τα θερμοστοιχεία χρησιμοποιούνται ως πηγές ρεύματος χαμηλής ισχύος, καθώς και για τη μέτρηση θερμοκρασιών μιας ψηφιακής υπολογιστικής συσκευής, στην οποία οι διαστάσεις πρέπει να είναι μικρές και οι μετρήσεις να είναι ακριβείς.

Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τους ημιαγωγούς και την επίδραση της θέρμανσης στην αντίστασή τους περιγράφονται στο βίντεο:

Λοιπόν, το τελευταίο πράγμα που θα ήθελα να μιλήσω είναι τα ψυγεία και οι θερμαντήρες ημιαγωγών. Οι συνδέσεις ημιαγωγών παρέχουν διαφορά θερμοκρασίας έως και εξήντα βαθμούς στο σχεδιασμό. Χάρη σε αυτό, σχεδιάστηκε ένα ψυγείο. Η θερμοκρασία ψύξης σε έναν τέτοιο θάλαμο φτάνει - 16 βαθμούς. Η βάση της λειτουργίας των στοιχείων είναι η χρήση θερμοστοιχείων μέσω των οποίων διέρχεται το ηλεκτρικό ρεύμα.

Εξετάσαμε λοιπόν την εξάρτηση της αντίστασης του αγωγού από τη θερμοκρασία. Ελπίζουμε ότι οι παρεχόμενες πληροφορίες ήταν κατανοητές και χρήσιμες για εσάς!

Σίγουρα δεν ξέρετε:

• Ποια είναι η θερμοκρασία χρώματος των λαμπτήρων LED
• Διηλεκτρικές απώλειες στα διηλεκτρικά
• Σύγκριση των χαρακτηριστικών των πολυμέτρων