Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Існують різні умови, при яких носії заряду проходять через певні матеріали. І на заряд електричного струму прямий вплив має опір, у якого є залежність від навколишнього середовища. До факторів, які змінюють перебіг електроструму, відноситься і температура. У цій статті ми розглянемо залежність опору провідника від температури.метали
Як температура впливає на метали? Щоб дізнатися цю залежність був проведений такий експеримент: батарейку, амперметр, дріт і пальник з'єднують між собою за допомогою дротів. Потім необхідно заміряти показання струму в ланцюзі. Після того як свідчення були зняті, потрібно пальник піднести до дроту і нагріти її. При нагріванні дроту видно, що опір зростає, а провідність металу зменшується.
де:
- металевий дріт
- батарея
- амперметр
Залежність вказується і обгрунтовується формулами:
З цих формул випливає, що R провідника визначається за формулою:
Приклад залежності опору металів від температури надано на відео:
Також потрібно приділити увагу такій властивості, як надпровідність. Якщо умови навколишнього середовища звичайні, то охолоджуючись, провідники зменшують свій опір. Графік нижче показує, як залежить температура і питомий опір в ртуті.
Надпровідність - це явище, яке виникає, коли матеріалом досягається критична температура (за Кельвіном ближче до нуля), при якій опір різко зменшується до нуля.
гази
Гази виконують роль діелектрика і не можуть проводити електрострум. А для того щоб він сформувався необхідні носії зарядів. В їх ролі виступають іони, і вони виникають за рахунок впливу зовнішніх факторів.
Залежність можна розглянути на прикладі. Для досвіду використовується така ж конструкція, що і в попередньому досвіді, тільки провідники замінюються металевими пластинами. Між ними має бути невеликий простір. Амперметр повинен вказувати на відсутність струму. При приміщенні пальника між пластинами, прилад вкаже струм, який проходить через газове середовище.
Нижче наданий графік вольт-амперної характеристики газового розряду, де видно, що зростання іонізації на початковому етапі зростає, потім залежність струму від напруги залишається незмінна (тобто при зростанні напруги струм залишається колишній) і різке зростання сили струму, який призводить до пробою діелектричного шару .
Розглянемо провідність газів на практиці. Проходження електричного струму в газах застосовується в люмінесцентних світильниках і лампах. В цьому випадку катод і анод, два електроди розміщують в колбі, всередині якої є інертний газ. Як залежить таке явище від газу? Коли лампа включається, дві нитки напруження розігріваються, і створюється термоелектронна емісія. Усередині колба покривається люмінофором, який випромінює світло, який ми бачимо. Як залежить ртуть від люмінофора? Пари ртуті при бомбардування їх електронами утворюють інфрачервоне випромінювання, яке в свою чергу випромінює світло.
Якщо прикласти напругу між катодом і анодом, то виникає провідність газів.
рідини
Провідники струму в рідини - це аніони і катіони, які рухаються за рахунок електричного зовнішнього поля. Електрони забезпечують незначну провідність. Розглянемо залежність опору від температури в рідинах.
де:
- електроліт
- батарея
- амперметр
Залежність впливу електролітів від нагрівання прописує формула:
Де а - негативний температурний коефіцієнт.
Як залежить R від нагрівання (t) показано на графіку нижче:
Така залежність повинна враховуватися, коли здійснюється зарядка акумуляторів і батарей.
напівпровідники
А як залежить опір від нагрівання в напівпровідниках? Для початку поговоримо про терморезисторами. Це такі пристрої, які змінюють своє електричний опір під впливом тепла. У даного напівпровідника температурний коефіцієнт опору (ТКС) на порядок вище металів. Як позитивні, так і негативні провідники, вони мають певні характеристики.
Де: 1 - це ТКС менше нуля; 2 - ТКС більше нуля.
Щоб такі провідники, як терморезистори приступили до роботи, за основу беруть будь-яку точку на ВАХ:
- якщо температура елемента менше нуля, то такі провідники використовуються в якості реле;
- щоб контролювати змінюється струм, а також, яка температура і напруга, використовують лінійний ділянку.
Терморезистори застосовуються, коли здійснюється перевірка і завмер електромагнітних випромінювань, що здійснюються на надвисоких частотах. Завдяки цьому дані провідники використовують в таких системах, як пожежної сигналізації, перевірці тепла і контроль вживання сипучих середовищ і рідин. Ті терморезистори, у яких ТКС менше нуля, застосовуються в системах охолодження.
Тепер про термоелементах. Як впливає явище Зеєбека на термоелементи? Залежність полягає в тому, що такі провідники функціонують на основі даного явища. Коли температура місця з'єднання підвищується при нагріванні, на стику замкненого кола з'являється ЕРС. Таким чином, виявляється їх залежність і теплова енергія звертається в електрику. Щоб повністю зрозуміти процес, рекомендую вивчити нашу інструкцію про те, як зробити термоелектричний генератор своїми руками.
Такий пристрій носить назву термопари. Термоелементи застосовуються як джерела струму малої потужності, а також для вимірювання температур цифрового обчислювального приладу, у яких розміри повинні бути маленькі, а свідчення точні.
Детальніше про напівпровідниках, і вплив нагріву на їх опір розповідається на відео:
Ну і останнє, про що хотілося б розповісти - холодильники і напівпровідникові нагрівачі. Напівпровідникові спаи забезпечують в конструкції різницю температур до шістдесяти градусів. Завдяки цьому і був сконструйований холодильну шафу. Температура охолодження в такій камері досягає - 16 градусів. В основу роботи елементів лежить застосування термоелементів, через які проходить електричний струм.
Ось ми і розглянули залежність опору провідника від температури. Сподіваємося, надана інформація була для вас зрозумілою і корисною!
Напевно ви не знаєте:
- Що таке колірна температура світлодіодних ламп
- Діелектричні втрати в діелектриках
- Порівняння характеристик мультиметров