كيف المقاومة تعتمد على درجة الحرارة. كيف تعتمد مقاومة الموصل على درجة الحرارة؟ هناك نوعان رئيسيان من تصميم الجهاز.

هناك العديد من الشروط التي تمر خلالها ناقلات الشحن عبر مواد معينة. وتتأثر شحنة التيار الكهربائي بشكل مباشر بالمقاومة التي تعتمد على البيئة. العوامل التي تغير تدفق التيار الكهربائي تشمل درجة الحرارة. في هذه المقالة ، سننظر في اعتماد المقاومة للموصل على درجة الحرارة.

المعادن

كيف تؤثر درجة الحرارة على المعادن؟ لمعرفة هذه العلاقة ، تم إجراء تجربة: يتم توصيل البطارية ومقياس التيار الكهربائي والأسلاك والشعلة باستخدام الأسلاك. ثم تحتاج إلى قياس التيار في الدائرة. بعد أخذ القراءات ، تحتاج إلى إحضار الناسخ إلى السلك وتسخينه. عندما يتم تسخين السلك ، يُرى أن المقاومة تزداد ، وتقل توصيلية المعدن.

1. سلك معدني
2. بطارية
3. الأميتر لقيلس التيار الكهربائي

يشار إلى التبعية ويبررها الصيغ:

من هذه الصيغ يتبع ذلك أن R للموصل يتحدد بالصيغة:

يتم توفير مثال على اعتماد المقاومة المعدنية على درجة الحرارة في الفيديو:

من الضروري أيضًا الانتباه إلى خاصية مثل الموصلية الفائقة. إذا كانت الظروف البيئية طبيعية ، فعند تبريدها ، تقلل الموصلات مقاومتها. يوضح الرسم البياني أدناه كيف تعتمد درجة الحرارة والمقاومة في الزئبق.

الموصلية الفائقة هي ظاهرة تحدث عندما تصل المادة إلى درجة حرارة حرجة (كلفن أقرب إلى الصفر) حيث تنخفض المقاومة بحدة إلى الصفر.

غاز

تلعب الغازات دور عازل ولا يمكنها إجراء تيار كهربائي. ولكي تتشكل ، هناك حاجة لشركات الشحن. الأيونات تعمل في دورها ، وتنشأ بسبب تأثير العوامل الخارجية.

يمكن اعتبار الاعتماد كمثال. بالنسبة للتجربة ، يتم استخدام نفس التصميم كما في التجربة السابقة ، حيث يتم استبدال الموصلات فقط بألواح معدنية. يجب أن يكون هناك مساحة صغيرة بينهما. يجب أن يشير مقياس التيار الكهربائي إلى نقص التيار. عند وضع الموقد بين اللوحات ، سيشير الجهاز إلى التيار الذي يمر عبر وسط الغاز.

فيما يلي رسم بياني لخاصية الجهد الحالي لتصريف الغاز ، حيث يُرى أن الزيادة في التأين في المرحلة الأولية تزداد ، ثم يبقى اعتماد التيار على الجهد دون تغيير (أي عندما يزداد الجهد ، يظل التيار كما هو) وزيادة حادة في التيار ، مما يؤدي إلى انهيار الطبقة العازلة .

النظر في الموصلية للغازات في الممارسة العملية. يتم استخدام مرور التيار الكهربائي في الغازات في المصابيح والمصابيح الفلورية. في هذه الحالة ، الكاثود والأنود ، يتم وضع قطبين في قارورة ، حيث يوجد غاز خامل. كيف تعتمد هذه الظاهرة على الغاز؟ عند تشغيل المصباح ، يتم تسخين خيوطين ، ويتم إنشاء انبعاثات حرارية. داخل المصباح مطلي بفوسفور ينبعث منه الضوء الذي نراه. كيف يعتمد الزئبق على الفوسفور؟ تُشكل أبخرة الزئبق ، عند قصفها بالإلكترونات ، أشعة تحت الحمراء ، والتي تنبعث بدورها الضوء.

إذا تم تطبيق الجهد بين الكاثود والأنود ، تحدث الموصلية الغازية.

السوائل

الموصلات الحالية في السوائل هي الأنيونات والكاتيونات التي تتحرك بسبب وجود مجال كهربائي خارجي. توفر الإلكترونات الموصلية التي لا تذكر. النظر في اعتماد المقاومة على درجة الحرارة في السوائل.

1. المنحل بالكهرباء
2. بطارية
3. الأميتر لقيلس التيار الكهربائي

يتم اعتماد الاعتماد على تأثير الشوارد في التدفئة بواسطة الصيغة:

حيث a هو معامل درجة الحرارة السلبية.

كيف R يعتمد على التدفئة (ر) هو مبين في الرسم البياني أدناه:

يجب مراعاة هذه العلاقة عند شحن البطاريات والبطاريات.

أشباه الموصلات

وكيف تعتمد المقاومة على التسخين في أشباه الموصلات؟ أولاً ، دعنا نتحدث عن الثرمستورات. هذه هي الأجهزة التي تغير مقاومتها الكهربائية تحت تأثير الحرارة. إن لأشباه الموصلات معامل حراري للمقاومة (TCS) بترتيب أعلى من المعادن. كلا الموصلات الإيجابية والسلبية ، لديهم خصائص معينة.

حيث: 1 - هذا TCS أقل من الصفر ؛ 2 - TCS أكبر من الصفر.

من أجل أن تبدأ الموصلات مثل الثرمستورات في العمل ، خذ أي نقطة على خاصية I-V كأساس:

• إذا كانت درجة حرارة العنصر أقل من الصفر ، فسيتم استخدام هذه الموصلات كمرحلات ؛
• للتحكم في التيار المتغير ، وكذلك درجة الحرارة والجهد ، استخدم قسمًا خطيًا.

تستخدم الثرمستورات عند فحص وقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والذي يتم على ترددات عالية جدًا. نتيجة لهذا ، يتم استخدام هذه الموصلات في أنظمة مثل أجهزة الإنذار بالحريق ، والتحقق من الحرارة والتحكم في استخدام الوسائط السائبة والسوائل. تستخدم الثرمستورات التي يكون فيها TCS أقل من الصفر في أنظمة التبريد.

الآن عن المزدوجات الحرارية. كيف تؤثر ظاهرة سيبيك على المزدوجات الحرارية؟ الاعتماد هو أن هذه الموصلات تعمل على أساس هذه الظاهرة. عندما تزداد درجة حرارة الوصلة مع التسخين ، تظهر EMF عند تقاطع الدائرة المغلقة. وبالتالي ، يتجلى اعتمادهم ويتم تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء. لفهم العملية تمامًا ، أوصي بأن تدرس تعليماتنا حول كيفية القيام بذلك

تعتمد المقاومة ، وبالتالي مقاومة المعادن ، على درجة الحرارة ، مع زيادة نموها. ويفسر الاعتماد على درجة حرارة المقاومة للموصل من حقيقة أن

1. تزداد شدة الانتثار (عدد الاصطدامات) في ناقلات الشحنة بزيادة درجة الحرارة ؛
2. يتغير تركيزها عند تسخين الموصل.

تُظهر التجربة أنه في درجات حرارة ليست مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا ، يتم التعبير عن اعتماد الصمود ومقاومة الموصل على درجة الحرارة بواسطة الصيغ:

   \\ (~ \\ rho_t \u003d \\ rho_0 (1 + \\ alpha t) ، \\) \\ (~ R_t \u003d R_0 (1 + \\ alpha t) ، \\)

حيث ρ 0 , ρ   t هي مقاومات مادة الموصل ، على التوالي ، عند 0 درجة مئوية و تي   درجة مئوية R 0 , R   t هي مقاومة الموصل عند 0 درجة مئوية و تي   درجة مئوية α   - معامل درجة حرارة المقاومة: يقاس في SI في كلفن إلى ناقص من الدرجة الأولى (K -1). بالنسبة للموصلات المعدنية ، فإن هذه الصيغ قابلة للتطبيق بدءًا من درجة حرارة 140 كيلو فما فوق.

معامل درجة الحرارة   تميز مقاومة مادة ما اعتماد تغيير في المقاومة عند التسخين على نوع المادة. إنه يساوي عدديًا التغيير النسبي في المقاومة (المقاومة) للموصل عند تسخينه بمقدار 1 ك.

   \\ (~ \\ mathcal h \\ alpha \\ mathcal i \u003d \\ frac (1 \\ cdot \\ Delta \\ rho) (\\ rho \\ Delta T) ، \\)

حيث \\ (~ \\ mathcal h \\ alpha \\ mathcal i \\) هي القيمة المتوسطة لمعامل درجة الحرارة للمقاومة في الفاصل الزمني Δ Τ .

لجميع الموصلات المعدنية α   \u003e 0 ويتغير قليلاً مع درجة الحرارة. المعادن النقية α   \u003d 1/273 ك -1. في المعادن ، تركيز ناقلات الشحن المجاني (الإلكترونات) ن   \u003d const وزيادة ρ   يحدث بسبب زيادة في كثافة نثر الإلكترونات الحرة على أيونات الشبكة البلورية.

لحلول المنحل بالكهرباء α < 0, например, для 10%-ного раствора поваренной соли α   \u003d -0.02 K -1. تتناقص مقاومة الشوارد مع زيادة درجة الحرارة ، لأن الزيادة في عدد الأيونات الحرة بسبب تفكك الجزيئات تتجاوز نمو الانتثار الأيوني في الاصطدامات مع جزيئات المذيبات.

الصيغ التبعية ρ   و R   تتشابه درجة حرارة الشوارد مع الصيغ المذكورة أعلاه للموصلات المعدنية. تجدر الإشارة إلى أن هذا الاعتماد الخطي يتم الحفاظ عليه فقط في نطاق درجة حرارة صغير ، حيث α   \u003d const. في فترات كبيرة من التغيرات في درجات الحرارة ، يصبح الاعتماد على درجة الحرارة لمقاومة الشوارد غير خطي.

بيانياً ، تظهر درجة الحرارة لمقاومة الموصلات المعدنية والكهارل في الأشكال 1 ، أ ، ب.

في درجات حرارة منخفضة للغاية ، قريبة من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) ، تنخفض المقاومة للعديد من المعادن فجأة إلى الصفر. وتسمى هذه الظاهرة الموصلية الفائقة. يذهب المعدن إلى حالة فائقة التوصيل.

يستخدم اعتماد المقاومة المعدنية على درجة الحرارة في موازين الحرارة المقاومة. عادة ، يتم أخذ سلك البلاتين كجسم حراري لمثل هذا الحرارة ، وقد تمت دراسة اعتماد المقاومة على درجة الحرارة بشكل كافٍ.

يتم الحكم على التغيرات في درجات الحرارة من خلال التغيير في مقاومة الأسلاك التي يمكن قياسها. تتيح موازين الحرارة هذه قياس درجات الحرارة المنخفضة للغاية والمرتفعة جدًا عندما تكون موازين الحرارة التقليدية غير مناسبة.

أدب

Aksenovich L.A. الفيزياء في المدرسة الثانوية: النظرية. التعيينات. الاختبارات: كتاب مدرسي. بدل للمؤسسات التي تقدم العام. environ، education / L. A. Aksenovich، N. N. Rakina، K. S. Farino؛ إد. ك. فارينو. - Mn: Adukatsy I vykhavanne ، 2004. - C. 256-257.

في أنشطتها العملية ، يلتقي كل كهربائي بشروط مختلفة لمرور ناقلات الشحن في المعادن وأشباه الموصلات والغازات والسوائل. تتأثر القيمة الحالية بالمقاومة الكهربائية ، والتي تختلف بطرق مختلفة تحت تأثير البيئة.

أحد هذه العوامل هو تأثير درجة الحرارة. نظرًا لأنه يغير إلى حد كبير ظروف التدفق الحالية ، فإنه يؤخذ في الاعتبار من قبل المصممين في إنتاج المعدات الكهربائية. يُطلب من الموظفين الكهربائيين المشاركين في صيانة وتشغيل التركيبات الكهربائية استخدام هذه الميزات بشكل صحيح في العمل العملي.

تأثير درجة الحرارة على المقاومة الكهربائية للمعادن

في دورة الفيزياء المدرسية ، يُقترح إجراء مثل هذه التجربة: خذ مقياس التيار الكهربائي ، بطارية ، قطعة من الأسلاك ، أسلاك توصيل وشعلة. بدلاً من مقياس التيار الكهربائي بالبطارية ، يمكنك توصيل مقياس أوم أو استخدام وضعه في المتر المتعدد.

الآن نأتي لهب الشعلة إلى السلك ونبدأ في تسخينه. إذا نظرت إلى مقياس التيار الكهربائي ، فسيُرى أن السهم سينتقل إلى اليسار وسيصل إلى الموضع المحدد باللون الأحمر.

توضح نتيجة التجربة أنه عندما يتم تسخين المعادن ، فإن الموصلية الخاصة بها تتناقص ، وتزداد المقاومة.

يتم تقديم التبرير الرياضي لهذه الظاهرة من خلال الصيغ مباشرة في الصورة. في التعبير السفلي ، يُرى بوضوح أن المقاومة الكهربائية "R" للموصل المعدني تتناسب طرديًا مع درجة الحرارة "T" وتعتمد على العديد من المعلمات.

كيف يحد التدفئة المعدنية التيار الكهربائي في الممارسة

المصابيح المتوهجة

كل يوم ، عندما يتم تشغيل الإضاءة ، نواجه مظهر من مظاهر هذه الخاصية في المصابيح المتوهجة. لنأخذ قياسات بسيطة على المصباح الكهربائي بقوة 60 واط.

باستخدام أبسط مم ، مدعوم من بطارية 4.5 فولت منخفضة الجهد ، نقيس المقاومة بين جهات الاتصال للقاعدة ونرى قيمة 59 أوم. هذه القيمة لها خيوط في الحالة الباردة.

نعلق المصباح في الخرطوشة ونربط جهد الشبكة المنزلية بجهد 220 فولت من خلال مقياس التيار الكهربائي. سيظهر سهم مقياس التيار الكهربائي 0.273 أمبير. عن طريق تحديد مقاومة الخيط في حالة ساخنة. ستكون 896 أوم وستتجاوز قراءة الأميتر السابقة بمقدار 15.2 مرة.

هذا الفائض يحمي معدن جسم التوهج من الإرهاق والتدمير ، مما يضمن أدائه الطويل الأمد تحت الجهد.

السلطة على العابرين

أثناء تشغيل الشعيرة ، يتم إنشاء توازن حراري بين التسخين من تيار كهربائي يمر وإزالة جزء من الحرارة إلى البيئة. ولكن ، في المرحلة الأولى من التشغيل ، عندما يتم تطبيق الجهد ، تحدث عابرة ، مما يخلق تيارًا داخليًا ، مما قد يؤدي إلى احتراق الخيط.

تحدث العوارض في وقت قصير وتسببها حقيقة أن معدل الزيادة في المقاومة الكهربائية الناتجة عن تسخين المعدن لا يواكب الزيادة الحالية. بعد الانتهاء ، يتم تعيين وضع التشغيل.

أثناء توهج المصباح الطويل ، يصل سمك خيوطه تدريجياً إلى حالة حرجة ، مما يؤدي إلى الإرهاق. في معظم الأحيان ، تحدث هذه اللحظة عند إدراج الجديد التالي.

لإطالة عمر المصباح بطرق مختلفة ، قم بتقليل تيار التدفق الحالي باستخدام:

1. الأجهزة توفير إمدادات السلس وإزالة الجهد.

2. مخططات ربط سلسلة من المقاومات ، وأشباه الموصلات أو الثرمستورات (الثرمستورات) إلى الشعيرة.

يتم عرض مثال لإحدى الطرق للحد من تدفق التيار لأضواء السيارات في الصورة أدناه.

هنا ، يتم تزويد التيار إلى المصباح بعد تشغيل مفتاح SA عبر الفتيل FU ويقتصر على المقاوم R ، حيث يتم تحديد التصنيف بحيث لا تتجاوز الزيادة الحالية خلال العابرين القيمة الاسمية.

عندما يتم تسخين الشعيرة ، تزداد مقاومتها ، مما يؤدي إلى زيادة الفرق المحتمل عند ملامستها وملف ترحيل متوازي متصل KL1. عندما يصل الجهد إلى قيمة نقطة التتابع ، فإن جهة الاتصال المفتوحة عادةً تقوم بإغلاق وتحويل المقاوم. سيبدأ تيار التشغيل لوضع ثابت بالفعل في التدفق عبر اللمبة.

يستخدم تأثير درجة حرارة المعدن على مقاومته الكهربائية في تشغيل أدوات القياس. يطلق عليهم.

يتكون عنصرها الحساس من سلك معدني رفيع ، تقاس مقاومته بعناية عند درجات حرارة معينة. يتم تثبيت هذا الخيط في علبة ذات خصائص حرارية مستقرة ومغلقة بغطاء واقي. يتم وضع التصميم الذي تم إنشاؤه في بيئة يجب مراقبة درجة حرارتها باستمرار.

ترتبط أسلاك الدائرة الكهربائية باستنتاجات العنصر الحساس الذي يربط دائرة قياس المقاومة. يتم تحويل قيمتها إلى قيم درجة الحرارة على أساس أداة معايرة سابقا.

المقايضة - استقرار الحالية

هذا هو اسم الجهاز ، الذي يتكون من وعاء زجاجي مختوم به الهيدروجين الغازي ودوامة من الأسلاك المعدنية مصنوعة من الحديد أو التنجستن أو البلاتين. هذا التصميم في المظهر يشبه المصباح المتوهج ، لكنه يتميز بخاصية غير خطية ذات فولت فولت أمبير.

تتشكل منطقة العمل على الخاصية I - V في نطاق معين منها ، والتي لا تعتمد على تذبذبات الجهد المطبق على الجسم. في هذا المجال ، يعوض البئر المقابض عن تموجات الطاقة ويعمل كحامل استقرار حالي على حمولة متصلة في سلسلة معها.

يعتمد تشغيل المقايضة على خاصية القصور الحراري لجسم الشعيرة ، والذي يضمنه المقطع العرضي الصغير للفتيلة والتوصيل الحراري العالي للهيدروجين المحيط. نتيجةً لذلك ، عند انخفاض الجهد على الجهاز ، يتم تسريع إزالة الحرارة من الشعيرة.

هذا هو الفرق الرئيسي بين المقايضة ومصابيح الإضاءة المتوهجة ، والتي ، من أجل الحفاظ على سطوع التوهج ، فإنها تسعى للحد من فقدان الحرارة الحراري من الشعيرة.

الموصلية الفائقة

في ظل الظروف البيئية العادية ، عندما يتم تبريد الموصل المعدني ، تقل مقاومته الكهربائية.

عند الوصول إلى درجة حرارة حرجة قريبة من درجة الصفر وفقًا لنظام قياس كيلفن ، هناك انخفاض حاد في مقاومة الصفر. تظهر الصورة الصحيحة مثل هذه العلاقة للزئبق.

تُعتبر هذه الظاهرة ، التي تسمى الموصلية الفائقة ، مجالًا واعدًا للبحث بهدف إنتاج مواد يمكن أن تقلل إلى حد كبير من فقدان الكهرباء أثناء انتقالها عبر مسافات بعيدة.

ومع ذلك ، كشفت الدراسات الجارية للموصلية الفائقة عن عدد من الأنماط عندما تؤثر عوامل أخرى على المقاومة الكهربائية للمعادن في منطقة درجات الحرارة الحرجة. على وجه الخصوص ، مع مرور التيار المتناوب مع زيادة وتيرة التذبذبات ، تنشأ المقاومة ، والتي تصل قيمتها إلى نطاق القيم العادية للتوافقيات مع فترة من موجات الضوء.

تأثير درجة الحرارة على المقاومة الكهربائية / توصيل الغاز

الغازات والهواء العادي عازلة ولا تجري التيار الكهربائي. لتشكيلها ، هناك حاجة لشركات الشحن ، والتي تشكلت أيونات نتيجة لعوامل خارجية.

التدفئة يمكن أن تسبب التأين وحركة الأيونات من قطب من الوسط إلى آخر. يمكنك التحقق من ذلك بمثال تجربة بسيطة. نأخذ نفس المعدات التي تم استخدامها لتحديد تأثير التسخين على مقاومة الموصل المعدني ، ولكن بدلاً من الأسلاك ، نقوم بتوصيل لوحين معدنيين بالأسلاك ، مفصولين عن طريق الهواء.

سيشير مقياس التيار الكهربائي المتصل بالدائرة إلى نقص التيار. إذا تم وضع شعلة الموقد بين الصفائح ، فإن سهم الجهاز ينحرف عن القيمة الصفرية ويظهر حجم التيار الذي يمر عبر وسط الغاز.

وبالتالي ، فقد ثبت أن التأين يحدث في الغازات أثناء التدفئة ، مما يؤدي إلى حركة الجسيمات المشحونة كهربائيا وانخفاض في مقاومة الوسط.

تتأثر القيمة الحالية بقوة مصدر الجهد الكهربائي الخارجي المطبق والفرق المحتمل بين جهات الاتصال. إنه قادر على اختراق الطبقة العازلة للغازات بقيم عالية. ومن المظاهر المميزة لهذه الحالة في الطبيعة التصريف الطبيعي للبرق أثناء العاصفة الرعدية.

يظهر الشكل التقريبي لخاصية الجهد الحالي للتدفق الحالي في الغازات في الرسم البياني.

في المرحلة الأولية ، تحت تأثير درجة الحرارة والاختلاف المحتمل ، لوحظ وجود زيادة في التأين ومجرى التيار تقريبًا وفقًا لقانون خطي. ثم يكتسب المنحنى اتجاهًا أفقيًا عندما لا تؤدي الزيادة في الجهد إلى زيادة التيار.

المرحلة الثالثة من الانهيار تحدث عندما تسرع الطاقة العالية للحقل المطبق الأيونات بحيث تبدأ في التصادم مع جزيئات محايدة ، وتشكل على نطاق واسع ناقلات شحن جديدة منها. نتيجة لذلك ، يزداد التيار بشكل حاد ، مما يشكل انهيارًا للطبقة العازلة.

الاستخدام العملي للتوصيل الغاز

يتم استخدام ظاهرة التدفق الحالي عبر الغازات في الأنابيب الإلكترونية ومصابيح الفلورسنت.

لهذا ، يتم وضع قطبين داخل اسطوانة زجاجية محكمة الغلق مع غاز خامل:

1. الأنود.

2. الكاثود.

في مصباح الفلورسنت ، يتم تصنيعها على شكل خيوط ، والتي يتم تسخينها عند تشغيلها لإنشاء انبعاثات حرارية. السطح الداخلي للقارورة مغطى بطبقة من الفوسفور. ينبعث منها طيفًا مرئيًا من الضوء الناتج عن الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من بخار الزئبق الذي تم قصفه بواسطة تيار إلكتروني.

يحدث تيار تفريغ الغاز عندما يتم تطبيق جهد معين بين الأقطاب الموجودة في نهايات مختلفة من المصباح.

عندما تحترق إحدى الشعيرات ، سيتم إزعاج الانبعاثات الإلكترونية على هذا القطب ولن يحترق المصباح. ومع ذلك ، إذا قمت بزيادة الفرق المحتمل بين الكاثود والأنود ، فسيكون هناك مرة أخرى تفريغ للغاز داخل المصباح وسيستأنف توهج الفوسفور.

هذا يسمح باستخدام مصابيح LED مع خيوط مكسورة وإطالة عمر الخدمة. يجب ألا يؤخذ في الاعتبار أنه في هذه الحالة ، يلزم رفع الجهد عليه عدة مرات ، وهذا يزيد بشكل كبير من استهلاك الطاقة ومخاطر الاستخدام الآمن.

تأثير درجة الحرارة على المقاومة الكهربائية للسوائل

يتم إنشاء مرور التيار في السوائل بشكل رئيسي بسبب حركة الكاتيونات والأنيونات تحت تأثير مجال كهربائي خارجي. يتم توفير جزء ضئيل من الموصلية بواسطة الإلكترونات.

يوصف تأثير درجة الحرارة على المقاومة الكهربائية للكهارل السائل بالصيغة الموضحة في الصورة. نظرًا لأن معامل درجة الحرارة α سالب دائمًا ، تزداد الموصلية مع زيادة التدفئة وتقل المقاومة كما هو موضح في الرسم البياني.

يجب أن تؤخذ هذه الظاهرة في الاعتبار عند شحن بطاريات السيارات السائلة (وليس فقط) القابلة لإعادة الشحن.

تأثير درجة الحرارة على المقاومة الكهربائية لأشباه الموصلات

تغيير خصائص مواد أشباه الموصلات تحت تأثير درجة الحرارة جعل من الممكن استخدامها على النحو التالي:

المقاومة الحرارية.

المزدوجات الحرارية.

ثلاجات.

سخانات.

الثرمستورات

يعين هذا الاسم أجهزة أشباه الموصلات التي تغير مقاومتها الكهربائية تحت تأثير الحرارة. فهي أعلى بكثير من المعادن.

يمكن أن يكون لقيمة TCS في أشباه الموصلات قيمة موجبة أو سالبة. وفقًا لهذه المعلمة ، يتم تقسيمها إلى ثيرمستورات "RTS" وإيجابيات سلبية "NTC". لديهم خصائص مختلفة.

لكي يعمل الثرمستور ، حدد إحدى النقاط في خاصية الجهد الحالي:

يتم استخدام قسم خطي للتحكم في درجة الحرارة أو التعويض عن تغيير التيارات أو الفولتية ؛

فرع تنازلي لخاصية الجهد الحالي للعناصر مع TCS

استخدام الثرمستور التتابع مناسب لمراقبة أو قياس عمليات الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تحدث عند ترددات الموجات الصغرية. هذا يضمن استخدامها في النظم:

1. التحكم في الحرارة ؛

2. إنذار الحريق.

3. تنظيم تدفق المواد السائبة والسوائل.

تستخدم ثرموستات السيليكون ذات TCS الصغيرة\u003e 0 في أنظمة ترانزستور التبريد وتثبيت درجة الحرارة.

المزدوجات الحرارية

تعمل أشباه الموصلات هذه على أساس ظاهرة Seebeck: عندما يتم تسخين مكان ملحوم بمعدنين متباينين \u200b\u200b، تظهر EMF عند تقاطع الدائرة المغلقة. وبهذه الطريقة ، يحولون الطاقة الحرارية إلى كهرباء.

يسمى هيكل اثنين من هذه العناصر الحرارية. كفاءتها تكمن في 7 ÷ 10 ٪.

يتم استخدام المزدوجات الحرارية في عدادات درجة الحرارة لأجهزة الحوسبة الرقمية التي تتطلب أبعاد مصغرة ودقة عالية من القراءات ، وكذلك مصادر تيار منخفض الطاقة.

سخانات أشباه الموصلات والثلاجات

وهي تعمل من خلال إعادة استخدام المزدوجات الحرارية التي يتم من خلالها تمرير التيار الكهربائي. علاوة على ذلك ، في مكان واحد من مفترق الطرق ، ترتفع درجة حرارته ، وفي المكان المقابل يبرد.

تقاطعات أشباه الموصلات على أساس السيلينيوم ، البزموت ، الأنتيمون ، التيلوريوم يمكن أن توفر فرق في درجة الحرارة تصل إلى 60 درجة في المزدوجات الحرارية. هذا جعل من الممكن إنشاء تصميم ثلاجة أشباه الموصلات مع درجة حرارة في غرفة التبريد من -16 درجة.

تكون جسيمات الموصل (الجزيئات ، الذرات ، الأيونات) غير المتورطة في تكوين التيار في حركة حرارية ، والجسيمات التي تشكل تيارًا تكون في وقت واحد في حركات حرارية واتجاهية تحت تأثير مجال كهربائي. نتيجة لهذا ، تحدث العديد من الاصطدامات بين الجسيمات التي تشكل التيار والجزيئات غير المتورطة في تكوينه ، حيث يتخلى الأول عن جزء من طاقة المصدر الحالي الذي ينقله إلى الأخير. لمزيد من الاصطدامات ، انخفضت سرعة الحركة المطلوبة للجزيئات التي تشكل التيار. كما يمكن أن يرى من الصيغة أنا \u003d enνS، انخفاض في السرعة يؤدي إلى انخفاض في القوة الحالية. تسمى الكمية العددية التي تميز خاصية الموصل لتقليل القوة الحالية مقاومة الموصل.   من صيغة قانون أوم ، المقاومة أوم هي مقاومة الموصل ، حيث يتم الحصول على التيار بقوة 1 أ   في الجهد في نهايات موصل 1 في.

تعتمد مقاومة الموصل على طوله l ، المقطع العرضي S والمواد ، والتي تتميز المقاومة   كلما زاد طول الموصل ، كلما زاد زمن اصطدام الجسيمات التي تشكل التيار مع الجزيئات غير المشاركة في تكوينها ، وبالتالي كلما زادت مقاومة الموصل. أصغر المقطع العرضي للموصل ، وأكثر كثافة تدفق الجسيمات التي تشكل التيار ، وغالبا ما تصطدم مع جزيئات لا تشارك في تكوينه ، وبالتالي كلما زادت مقاومة الموصل.

تحت تأثير الحقل الكهربائي ، تتحرك الجسيمات التي تشكل التيار بين التصادمات بشكل متسارع ، مما يزيد من الطاقة الحركية بسبب طاقة المجال. في تصادم مع جزيئات لا تشكل تيارًا ، ينقلون جزءًا من طاقتهم الحركية إليها. نتيجة لذلك ، تزداد الطاقة الداخلية للموصل ، والذي يظهر خارجيًا في تسخينه. فكر فيما إذا كانت مقاومة الموصل تتغير عند تسخينها.

يوجد في الدائرة الكهربائية ملف من الأسلاك الفولاذية (السلسلة ، الشكل 81 ، أ). بعد إغلاق السلسلة ، نبدأ في تسخين السلك. كلما زاد تسخينه ، كلما انخفض مقياس التيار الكهربائي عن القوة الحالية. يرجع انخفاضه إلى حقيقة أنه عندما يتم تسخين المعادن ، تزداد مقاومتها. لذلك ، فإن مقاومة شعر المصباح الكهربائي عندما لا تكون مضاءة تقريبًا 20 أومبينما حرق (2900 درجة مئوية) - 260 أوم. عند تسخين المعدن ، تزداد الحركة الحرارية للإلكترونات وسرعة تذبذب الأيونات في الشبكة البلورية ، مما يؤدي إلى زيادة عدد تصادمات الإلكترونات التي تشكل تيارًا مع أيونات. هذا يسبب زيادة في مقاومة الموصل *. في المعادن ، ترتبط الإلكترونات غير الحرة بقوة مع الأيونات ؛ لذلك ، عندما يتم تسخين المعادن ، فإن عدد الإلكترونات الحرة لا يتغير عملياً.

* (بناءً على النظرية الإلكترونية ، من المستحيل استنتاج القانون الدقيق لاعتماد المقاومة على درجة الحرارة. يتم إنشاء مثل هذا القانون من خلال نظرية الكم ، حيث يعتبر الإلكترون كجسيم له خصائص موجية ، وتعتبر حركة الإلكترون الموصل عبر المعدن بمثابة عملية نشر موجات الإلكترون ، والتي يتم تحديد طولها بواسطة علاقة دي برولي.)

تظهر التجارب أنه عندما تتغير درجة حرارة الموصلات من مواد مختلفة بنفس العدد من الدرجات ، تتغير مقاومتها بشكل غير متساو. على سبيل المثال ، إذا كان موصل النحاس لديه مقاومة 1 أومثم بعد التسخين ل 1 درجة مئوية   سيكون لديه مقاومة 1.004 أوموالتنغستن - 1.005 أوم   لتوصيف اعتماد مقاومة الموصل على درجة حرارته ، يتم تقديم قيمة تسمى معامل درجة الحرارة للمقاومة. تسمى القيمة العددية ، التي تقاس بتغير في مقاومة موصل 1 أوم مأخوذة عند 0 درجة مئوية ، من تغير في درجة حرارته بمقدار 1 درجة مئوية ، معامل درجة حرارة المقاومة α. لذلك ، بالنسبة للتنغستن ، هذا المعامل هو 0.005 درجة -1للنحاس - 0.004 درجة -1.   معامل درجة الحرارة للمقاومة يعتمد على درجة الحرارة. بالنسبة للمعادن ، فإنه يتغير قليلاً مع درجة الحرارة. مع نطاق درجة حرارة صغير ، يعتبر ثابتًا لمادة معينة.

نشتق الصيغة التي يتم بها حساب مقاومة الموصل مع مراعاة درجة حرارته. افترض ذلك ص 0   - مقاومة الموصل في 0 درجة مئويةعندما يسخن ل 1 درجة مئوية   سوف تزيد بنسبة αR 0، وعندما يسخن ل t °   - على αRt °   ويصبح R \u003d R 0 + αR 0 t °أو

يؤخذ اعتماد مقاومة المعدن على درجة الحرارة في الاعتبار ، على سبيل المثال ، في تصنيع اللوالب للسخانات الكهربائية والمصابيح: يتم حساب طول السلك الحلزوني وقوة التيار المسموح بها من مقاومتهم في الحالة المسخنة. يستخدم اعتماد المقاومة المعدنية على درجة الحرارة في موازين الحرارة المقاومة للحرارة ، والتي تستخدم لقياس درجة حرارة المحركات الحرارية ، وتوربينات الغاز ، والمعادن في أفران الصهر ، إلخ. يتكون مقياس الحرارة هذا من لفائف رقيقة من البلاتين (النيكل ، الحديد) على إطار من البورسلين وتوضع في حالة وقائية. ترتبط نهاياتها بدائرة كهربائية بمقياس ، يتم معايرة مقياسها في درجات حرارة. عندما يتم تسخين اللولب ، ينخفض \u200b\u200bالتيار في الدائرة ، مما يؤدي إلى تحرك مقياس التيار الكهربائي ، مما يدل على درجة الحرارة.

يسمى المتبادل للمقاومة قسم معين ، الدائرة ، الموصلية الكهربائية   (الموصلية الكهربائية). الموصلية: كلما زادت الموصلية ، انخفضت مقاومتها وأفضل في تسيير التيار. اسم وحدة الموصلية   مقاومة الموصل 1 أوم   ودعا سيمنز.

مع انخفاض درجة الحرارة ، تقل مقاومة المعادن. ولكن هناك معادن وسبائك ، تنخفض مقاومتها فجأة وتصبح صغيرة عند درجة حرارة منخفضة تحدد لكل معدن وسبائك - تساوي عملياً الصفر (الشكل 81 ، ب). قادم الموصلية الفائقة   - لا يوجد للموصل أي مقاومة عملياً ، وبمجرد وجود التيار المتحمس فيه لفترة طويلة بينما يكون الموصل في درجة حرارة الموصل الفائق (في إحدى التجارب ، لوحظ التيار لأكثر من عام). عندما يمر عبر كثافة التيار موصل فائق 1200 أ / مم 2   لم يلاحظ أي إطلاق الحرارة. المعادن أحادية التكافؤ ، والتي هي أفضل الموصلات الحالية ، لا تدخل في حالة التوصيل الفائق حتى درجات الحرارة المنخفضة للغاية التي أجريت فيها التجارب. على سبيل المثال ، في هذه التجارب ، تم تبريد النحاس 0.0156 درجة مئوية ،   الذهب متابعة 0.0204 درجة مئوية   إذا كان من الممكن الحصول على السبائك ذات الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العادية ، فإن ذلك سيكون ذا أهمية كبيرة للهندسة الكهربائية.

وفقا للمفاهيم الحديثة ، فإن السبب الرئيسي للموصلية الفائقة هو تشكيل أزواج الإلكترون المزدوجة. عند درجة حرارة فائقة التوصيل ، تبدأ قوى التبادل في العمل بين الإلكترونات الحرة ، ولهذا السبب تشكل الإلكترونات أزواج إلكترونية ملزمة. مثل هذا الغاز الإلكترون من أزواج الإلكترون المزدوجة له \u200b\u200bخصائص أخرى غير غاز الإلكترون العادي - إنه يتحرك في الموصل الفائق دون احتكاك ضد عقد الشبكة البلورية.

درجة حرارة الاعتماد على المقاومة

تعتمد المقاومة R للموصل المتجانس في المقطع العرضي الثابت على خصائص مادة الموصل وطولها وقسمها العرضي كما يلي:

أين ρ - المقاومية   المواد موصل L   هو طول الموصل ، و S   - منطقة الاقسام. يسمى المتبادل للمقاومة الموصلية. هذه القيمة مرتبطة بدرجة الحرارة بواسطة صيغة Nernst-Einstein:

وبالتالي ، فإن مقاومة الموصل مرتبطة بدرجة الحرارة عن طريق العلاقة التالية:

يمكن أن تعتمد المقاومة أيضًا على المعلمات ، ولأن المقطع العرضي وطول الموصل يعتمدان أيضًا على درجة الحرارة.

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما "درجة حرارة المقاومة للمقاومة" في القواميس الأخرى:

التصميم الجرافيكي التقليدي لمقياس حرارة المقاومة مقياس الحرارة هو جهاز إلكتروني مصمم لقياس درجة الحرارة وعلى أساس اعتماد المقاومة الكهربائية ... ويكيبيديا

ميزان الحرارة المقاومة   - مقياس حرارة ، يعتمد مبدأه على استخدام درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية لمادة عنصر استشعار الحرارة. [RD 01.120.00 KTN 228 06] ميزان الحرارة المقاومة TC هو مقياس الحرارة ، كقاعدة عامة ، ... ... المترجم الفني المرجعي

GOST 6651-2009: نظام دولة لضمان توحيد القياسات. المزدوجات المقاومة مصنوعة من البلاتين والنحاس والنيكل. المتطلبات الفنية العامة وطرق الاختبار   - المصطلحات GOST 6651 2009: نظام حكومي لضمان توحيد القياسات. المزدوجات المقاومة مصنوعة من البلاتين والنحاس والنيكل. المتطلبات التقنية العامة وطرق الاختبار الوثيقة الأصلية: 3.18 وقت رد الفعل الحراري ...

GOST R 8.625-2006: نظام حكومي لضمان توحيد القياسات. ترمومترات مقاومة مصنوعة من البلاتين والنحاس والنيكل. المتطلبات الفنية العامة وطرق الاختبار - المصطلحات GOST R 8.625 2006: نظام الدولة لضمان توحيد القياسات. ترمومترات مقاومة مصنوعة من البلاتين والنحاس والنيكل. المتطلبات التقنية العامة وطرق الاختبار الوثيقة الأصلية: 3.18 زمن التفاعل الحراري: الوقت ... مسرد مصطلحات الوثائق المعيارية والتقنية

قيمة تساوي التغير النسبي في المقاومة الكهربائية لجزء من الدائرة الكهربائية أو المقاومة للمادة عندما تتغير درجة الحرارة بواحد. معامل درجة الحرارة للمقاومة يميز الاعتماد ... ... ويكيبيديا

اكتشاف P. L. Kapitsa (1941) لظاهرة في الهيليوم السائل فائق السوائل ، والتي تتكون في حقيقة أنه عندما يتم نقل الحرارة من جهاز تلفزيون. الجسم إلى الهيليوم السائل في واجهة هناك فرق في درجة الحرارة ص DT. ثبت كذلك أن ك. ر المادية العامة ... ... الموسوعة المادية

نطاق قياس المقاومة   - نطاق قياس 3.7 للمحول الحراري للمقاومة: هو نطاق درجة الحرارة الذي يتم فيه اعتماد درجة الحرارة لمقاومة المحول الحراري المقاومة المطابقة وفقًا لهذه المواصفة ضمن نطاق درجة الحرارة ... ... مسرد مصطلحات الوثائق المعيارية والتقنية

استشعار ميزان الحرارة المقاومة   - 3.2 عنصر حساس من ميزان الحرارة المقاومة ؛ CE: مقاوم مصنوع من سلك معدني أو فيلم مزود بأسلاك لتوصيل أسلاك التوصيل ، مع اعتماد معروف على المقاومة الكهربائية على درجة الحرارة و ... ... مسرد مصطلحات الوثائق المعيارية والتقنية

استشعار المقاومة الحرارية   - 3.2 عنصر حساس للمحول الحراري المقاومة ؛ CE: المقاوم مصنوع من الأسلاك المعدنية أو فيلم مع الخيوط لتوصيل أسلاك التوصيل ، وجود اعتماد معروف المقاومة الكهربائية على ... ... مسرد مصطلحات الوثائق المعيارية والتقنية

نطاق قياس ميزان الحرارة المقاومة   - 3.7 نطاق قياس لمقياس الحرارة المقاوم للمقاومة: هو نطاق درجة الحرارة الذي يتم فيه اعتماد درجة الحرارة لمقاومة السيارة ، والتي تم تطبيعها وفقًا لهذا المعيار ، ضمن فئة التسامح المقابلة. المصدر ... مسرد مصطلحات الوثائق المعيارية والتقنية

الكتب

• الفيزياء: فيزياء الكم. ورشة مختبر. كتاب مدرسي للبكالوريا التطبيقية ، Gorlach VV الفئة: المواد التعليمية ، وورش العمل سلسلة: بكالوريوس بالطبع التطبيقية الناشر: يوريت,
• الفيزياء: فيزياء الكم. ورشة عمل المختبر 2nd ed. وأضف. كتاب للبكالوريا التطبيقية ، فيكتور فاسيليفيتش غورلاتش ، يحتوي الكتاب المدرسي على أعمال مخبرية حول الموضوعات التالية: قياس درجة الحرارة عن طريق العلاقات الطيفية ، تحديد ثابت ستيفان بولتزمان ، التأثير الكهروضوئي الخارجي ، الطيف ... الفئة: الكتب المدرسية سلسلة: بكالوريوس بالطبع التطبيقية   الناشر: