\u003e Εξάρτηση της αντίστασης από την θερμοκρασία
Μάθετε πώς η αντίσταση εξαρτάται από τη θερμοκρασία: σύγκριση της εξάρτησης της αντίστασης των υλικών και της αντίστασης στη θερμοκρασία, ενός ημιαγωγού.
Η αντίσταση και η ειδική αντίσταση βασίζονται στη θερμοκρασία, και αυτό είναι γραμμικό.
Στόχος μάθησης
- Συγκρίνετε την εξάρτηση θερμοκρασίας της ειδικής και της συνηθισμένης αντίστασης σε μεγάλες και μικρές διακυμάνσεις.
Βασικά σημεία
- Όταν η θερμοκρασία μεταβάλλεται κατά 100 ° C, η αντίσταση (ρ) αλλάζει από την ΔT ως: p \u003d p 0 (1 + αΔT), όπου ρ 0 είναι η αρχική ειδική αντίσταση και α είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίστασης.
- Με σοβαρές αλλαγές στη θερμοκρασία, παρατηρείται μια μη γραμμική μεταβολή της ειδικής αντίστασης.
- Η αντίσταση του αντικειμένου είναι ευθέως ανάλογη με την ειδική, επομένως, δείχνει την ίδια εξάρτηση θερμοκρασίας.
Όροι
- Ο ημιαγωγός είναι μια ουσία με ηλεκτρικές ιδιότητες που το χαρακτηρίζουν ως καλό αγωγό ή μονωτικό.
- Ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίστασης είναι μια εμπειρική τιμή (α) που περιγράφει τη μεταβολή της αντίστασης ή της αντίστασης με έναν δείκτη θερμοκρασίας.
- Η αντίσταση είναι ο βαθμός στον οποίο ένα υλικό αντιστέκεται στο ηλεκτρικό ρεύμα.
Η αντίσταση των υλικών βασίζεται στη θερμοκρασία, οπότε αποδεικνύεται η ανίχνευση της εξάρτησης της αντίστασης στη θερμοκρασία. Μερικοί είναι σε θέση να γίνουν υπεραγωγούς (μηδενική αντίσταση) σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ άλλες σε υψηλά επίπεδα. Η δονητική ταχύτητα των ατόμων αυξάνεται σε μεγάλες αποστάσεις, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια που κινούνται μέσα από ένα μέταλλο συγκρούονται πιο συχνά και αυξάνουν την αντίσταση. Η ειδική αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία ΔT:
Η αντίσταση ενός συγκεκριμένου δείγματος υδραργύρου φτάνει στο μηδέν σε έναν εξαιρετικά χαμηλό δείκτη θερμοκρασίας (4,2 K). Εάν ο δείκτης είναι πάνω από αυτό το σήμα, τότε παρατηρείται ξαφνική άλμα στην αντίσταση και στη συνέχεια σχεδόν γραμμική αύξηση με τη θερμοκρασία
p \u003d p 0 (1 + αΔT), όπου ρ 0 είναι η αρχική ειδική αντίσταση και α είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας της αντίστασης. Με σοβαρές αλλαγές θερμοκρασίας, το α είναι σε θέση να αλλάξει και μια αναζήτηση για το p μπορεί να απαιτεί μια μη γραμμική εξίσωση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μερικές φορές αφήνεται το επίθεμα θερμοκρασίας στο οποίο η ουσία έχει αλλάξει (για παράδειγμα, α15).
Αξίζει να σημειωθεί ότι το α είναι θετικό για μέταλλα και η αντίσταση αυξάνεται μαζί με τον δείκτη θερμοκρασίας. Συνήθως, ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι +3 × 10 -3 K -1 έως + 6 × 10 -3 K -1 για μέταλλα με περίπου θερμοκρασία δωματίου. Υπάρχουν κράματα που αναπτύσσονται ειδικά για τη μείωση της θερμοκρασιακής εξάρτησης. Για παράδειγμα, στη μαγγανίνη, το α είναι κοντά στο μηδέν.
Μην ξεχνάτε επίσης ότι το α είναι αρνητικό για τους ημιαγωγούς, δηλαδή, η αντίσταση τους μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτοί είναι εξαιρετικοί αγωγοί σε υψηλές θερμοκρασίες, επειδή η αυξημένη ανάμιξη θερμοκρασίας αυξάνει το ποσό των ελεύθερων φορτίων που διατίθενται για τη μεταφορά του ρεύματος.
Η αντίσταση του αντικειμένου βασίζεται επίσης στη θερμοκρασία, αφού το R 0 βρίσκεται σε άμεση αναλογία με το p. Γνωρίζουμε ότι για τον κύλινδρο R \u003d ρL / A. Αν τα L και A δεν αλλάζουν πολύ με τη θερμοκρασία, τότε το R έχει την ίδια εξάρτηση θερμοκρασίας με ρ. Αποδεικνύεται:
R \u003d R0 (1 + αΔT), όπου R 0 είναι η αρχική αντίσταση, και R είναι η αντίσταση μετά την αλλαγή της θερμοκρασίας Τ.
Ας δούμε την αντίσταση ενός αισθητήρα θερμοκρασίας. Πολλά θερμόμετρα λειτουργούν σύμφωνα με αυτό το σχήμα. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι ένα θερμίστορ. Πρόκειται για κρύσταλλο ημιαγωγού με ισχυρή εξάρτηση από την θερμοκρασία. Η συσκευή είναι μικρή, οπότε μπαίνει γρήγορα σε ισορροπία θερμότητας με το ανθρώπινο τμήμα που αγγίζει.
Τα θερμόμετρα βασίζονται στην αυτόματη μέτρηση της θερμικής αντίστασης ενός θερμίστορ
Η αντίσταση, και κατά συνέπεια η αντίσταση των μετάλλων, εξαρτάται από τη θερμοκρασία, αυξάνεται με την ανάπτυξή της. Η εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντίστασης του αγωγού εξηγείται από το γεγονός ότι
- η ένταση σκέδασης (αριθμός συγκρούσεων) των φορέων φορτίου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.
- η συγκέντρωσή τους αλλάζει όταν ο αγωγός θερμαίνεται.
Η εμπειρία δείχνει ότι σε όχι πολύ υψηλές και όχι πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, οι εξάρσεις της αντίστασης και της αντίστασης του αγωγού στη θερμοκρασία εκφράζονται από τους τύπους:
όπου είναι οι αντιστάσεις της αγωγού ουσίας, αντίστοιχα, σε 0 ° C και t ° C. R 0, R t - αντίσταση του αγωγού στους 0 ° C και t ° C, - συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης: μετριέται σε SI σε Kelvin μείον τον πρώτο βαθμό (K -1). Για τους μεταλλικούς αγωγούς, οι τύποι αυτοί ισχύουν από θερμοκρασία 140 K και άνω.
Μια ουσία χαρακτηρίζεται από μια εξάρτηση από μια αλλαγή στην αντίσταση κατά τη θέρμανση στον τύπο της ουσίας. Είναι αριθμητικά ίσο με τη σχετική μεταβολή της αντίστασης (αντίσταση) του αγωγού όταν θερμαίνεται κατά 1 K.
όπου είναι η μέση τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης στο διάστημα.
Για όλους τους μεταλλικούς αγωγούς\u003e 0 και ελαφρώς διαφέρει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Για τα καθαρά μέταλλα \u003d 1/273 K -1. Για τα μέταλλα, η συγκέντρωση φορέων ελεύθερου φορτίου (ηλεκτρόνια) είναι n \u003d const, και η αύξηση συμβαίνει λόγω της αύξησης της έντασης του διασκορπισμού των ελεύθερων ηλεκτρονίων στα ιόντα του κρυσταλλικού πλέγματος.
Για τα διαλύματα ηλεκτρολυτών 0, για παράδειγμα, για διάλυμα 10% χλωριούχου νατρίου \u003d -0,02 K-1. Η αντίσταση των ηλεκτρολυτών μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, καθώς η αύξηση του αριθμού των ελεύθερων ιόντων λόγω της διάστασης των μορίων υπερβαίνει την ανάπτυξη της σκέδασης των ιόντων σε σύγκρουση με τα μόρια του διαλύτη.
Οι τύποι της εξάρτησης και R της θερμοκρασίας για τους ηλεκτρολύτες είναι παρόμοιοι με τους παραπάνω τύπους για τους μεταλλικούς αγωγούς. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η γραμμική εξάρτηση διατηρείται μόνο σε ένα μικρό εύρος θερμοκρασιακών μεταβολών, όπου \u003d const. Σε μεγάλα διαστήματα αλλαγών θερμοκρασίας, η εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντοχής των ηλεκτρολυτών γίνεται μη γραμμική.
Γραφικά, η εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντίστασης των μεταλλικών αγωγών και των ηλεκτρολυτών φαίνεται στα σχήματα 1, α, β.
Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273 ° C), η αντίσταση πολλών μετάλλων πέφτει απότομα στο μηδέν. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Το μέταλλο μπαίνει σε μια υπεραγώγιμη κατάσταση.
Η εξάρτηση της αντοχής του μετάλλου από τη θερμοκρασία χρησιμοποιείται σε θερμόμετρα αντίστασης. Συνήθως, ένα σύρμα πλατίνας λαμβάνεται ως το θερμομετρικό σώμα ενός τέτοιου θερμόμετρου, η εξάρτηση της αντίστασης του οποίου στη θερμοκρασία έχει μελετηθεί επαρκώς.
Οι μεταβολές της θερμοκρασίας κρίνεται από τη μεταβολή της αντοχής του σύρματος που μπορεί να μετρηθεί. Τέτοια θερμόμετρα καθιστούν δυνατή τη μέτρηση πολύ χαμηλών και πολύ υψηλών θερμοκρασιών όταν τα συμβατικά υγρά θερμόμετρα είναι ακατάλληλα.
Η εμπειρία σύμφωνα με τις γενικές εκτιμήσεις της παραγράφου 46 δείχνει ότι η αντίσταση ενός αγωγού εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία του.
Ελαφρούμε με τη μορφή σπειροειδούς σωλήνας λίγων μέτρων λεπτού (διαμέτρου 0,1-0,2 mm) σιδερένιου σύρματος 1 και το μετατρέπουμε σε κύκλωμα που περιέχει μπαταρία γαλβανικών κυψελών 2 και αμπερόμετρο 3 (Εικ. 81). Επιλέγουμε την αντίσταση αυτού του καλωδίου έτσι ώστε σε θερμοκρασία δωματίου το βέλος του αμπερόμετρου να αποκλίνει σχεδόν ολόκληρη την κλίμακα. Αφού σημειώσατε τις μετρήσεις του αμπερόμετρου, θερμαίνουμε το καλώδιο με πυρσό. Θα δούμε ότι με τη θέρμανση το ρεύμα στο κύκλωμα μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η αντίσταση του σύρματος αυξάνεται όταν θερμαίνεται. Αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όχι μόνο με το σίδερο, αλλά και με όλα τα άλλα μέταλλα. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αντίσταση των μετάλλων αυξάνεται. Για ορισμένα μέταλλα, η αύξηση αυτή είναι σημαντική: για τα καθαρά μέταλλα, όταν θερμαίνεται στους 100 ° C, φτάνει το 40-50%. στα κράματα είναι συνήθως λιγότερο. Υπάρχουν ειδικά κράματα στα οποία η αντίσταση παραμένει σχεδόν αμετάβλητη με την αύξηση της θερμοκρασίας. όπως, για παράδειγμα, constantan (από τη λατινική λέξη constans - μόνιμη) και manganin. Ο Constantan χρησιμοποιείται για να κατασκευάσει μερικά όργανα μέτρησης.
Το Σχ. 81. Εμπειρία που δείχνει την εξάρτηση της αντοχής του σύρματος στη θερμοκρασία. Όταν θερμαίνεται, η αντίσταση του σύρματος αυξάνεται: 1 - σύρμα, 2 - μπαταρία ηλεκτροχημικών κυψελών, 3 - αμπερόμετρο
Διαφορετικά, όταν θερμαίνεται, αλλάζει η αντίσταση των ηλεκτρολυτών. Ας επαναλάβουμε το περιγραφόμενο πείραμα, αλλά εισάγουμε κάποιο ηλεκτρολύτη αντί του σιδηρού σύρματος στο κύκλωμα (Εικ. 82). Θα δούμε ότι οι μετρήσεις του αμπερόμετρου αυξάνονται συνεχώς, όταν ο ηλεκτρολύτης θερμαίνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η αντίσταση των ηλεκτρολυτών μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Σημειώστε ότι η αντίσταση του άνθρακα και ορισμένων άλλων υλικών επίσης μειώνεται με τη θέρμανση.
Το Σχ. 82. Εμπειρία που δείχνει την εξάρτηση της αντίστασης του ηλεκτρολύτη στη θερμοκρασία. Όταν θερμαίνεται, η αντίσταση του ηλεκτρολύτη μειώνεται: 1 - ηλεκτρολύτης, 2 - μπαταρία ηλεκτροχημικών κυττάρων, 3 - αμπερόμετρο
Η εξάρτηση της αντίστασης των μετάλλων στη θερμοκρασία χρησιμοποιείται για την κατασκευή θερμόμετρων αντίστασης. Στην απλούστερη μορφή του, είναι ένα λεπτό σύρμα πλατίνας τυλιγμένο σε πλάκα μαρμαρυγίας (Εικ. 83), η αντίσταση του οποίου σε διάφορες θερμοκρασίες είναι γνωστή. Ένα θερμόμετρο αντίστασης τοποθετείται στο εσωτερικό του σώματος, η θερμοκρασία του οποίου θέλει να μετρήσει (για παράδειγμα, σε ένα φούρνο), και τα άκρα της περιέλιξης περιλαμβάνονται στο κύκλωμα. Μετρώντας την αντίσταση της περιέλιξης, μπορείτε να καθορίσετε τη θερμοκρασία. Τέτοια θερμόμετρα χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση πολύ υψηλών και πολύ χαμηλών θερμοκρασιών, στις οποίες δεν ισχύουν πλέον θερμόμετρα υδραργύρου.
Το Σχ. 83. Θερμόμετρο αντίστασης
Η αύξηση της αντίστασης του αγωγού όταν θερμαίνεται κατά 1 ° C, διαιρούμενη με την αρχική αντίσταση, ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης και συνήθως υποδεικνύεται από το γράμμα. Σε γενικές γραμμές, ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Η τιμή έχει μια τιμή, για παράδειγμα αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία από 20 σε 21 ° C και άλλη όταν η θερμοκρασία αυξάνεται από 200 σε 201 ° C. Αλλά σε πολλές περιπτώσεις, η αλλαγή σε αρκετά ευρύ φάσμα θερμοκρασιών είναι ασήμαντη και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μέση τιμή σε αυτό το εύρος. Αν η αντίσταση του αγωγού είναι ίση με τη θερμοκρασία αλλά με την θερμοκρασία, τότε η μέση τιμή
. (48.1)
Συνήθως, η αντίσταση λαμβάνεται ως θερμοκρασία στους 0 ° C.
Πίνακας 3. Η μέση τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης ορισμένων αγωγών (στην περιοχή από 0 έως 100 ° C)
|
Ουσία |
Ουσία |
||
|
Βολφράμιο |
|||
|
Κωνστανάν |
|||
|
Manganin |
Στο τραπέζι. 3 δείχνει τις τιμές για ορισμένους αγωγούς.
48.1. Όταν ενεργοποιείτε τη λάμπα, η ένταση στο κύκλωμα στην πρώτη στιγμή διαφέρει από την ένταση που ρέει μετά την έναρξη της λάμψης. Πώς μεταβάλλεται το ρεύμα σε ένα κύκλωμα με έναν λαμπτήρα ξυλάνθρακα και έναν λαμπτήρα που έχει μεταλλικό νήμα;
48.2. Η αντίσταση της απενεργοποιημένης λάμπας πυρακτώσεως με νήμα βολφραμίου είναι 60 Ohms. Όταν θερμαίνεται πλήρως, η αντοχή του λαμπτήρα αυξάνεται στα 636 Ohms. Ποια είναι η θερμοκρασία του νήματος; Χρησιμοποιήστε τον πίνακα. 3.
48.3. Η αντίσταση ενός ηλεκτρικού κλιβάνου με μια περιέλιξη νικελίου σε μια μη θερμανθείσα κατάσταση είναι 10 Ohms. Ποια θα είναι η αντίσταση αυτού του κλιβάνου όταν η περιέλιξη του θερμαίνεται στους 700 ° C; Χρησιμοποιήστε τον πίνακα. 3.
Η θερμική αντίσταση, ο θερμίστορ ή ο θερμίστορ είναι τρία ονόματα της ίδιας συσκευής, η αντίσταση των οποίων ποικίλλει ανάλογα με τη θέρμανση ή την ψύξη.
Πλεονεκτήματα ενός θερμίστορ:
- ευκολία κατασκευής ·
- εξαιρετική απόδοση κάτω από βαριά φορτία.
- σταθερή εργασία ·
- Το μικρό μέγεθος του προϊόντος επιτρέπει τη χρήση του σε μικροσκοπικούς αισθητήρες.
- χαμηλή θερμική αδράνεια.
Τύποι θερμίστορ και η αρχή της δράσης τους
Η βάση του αισθητήρα είναι ένα στοιχείο αντίστασης, για την κατασκευή του οποίου χρησιμοποιούνται ημιαγωγοί, μέταλλα ή κράματα, δηλαδή στοιχεία στα οποία υπάρχει έντονη εξάρτηση της αντίστασης από τη θερμοκρασία. Όλα τα υλικά που χρησιμοποιούνται στη δημιουργία τους πρέπει να έχουν υψηλό ειδικό συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης.
Τα ακόλουθα υλικά και τα οξείδια τους χρησιμοποιούνται για την παραγωγή θερμίστορ:
- πλατίνη ·
- νικέλιο
- χαλκό
- μαγγάνιο.
- κοβάλτιο.
Αλογονίδια και χαλκογονίδια ορισμένων μετάλλων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν.
Εάν χρησιμοποιείται ένα μεταλλικό στοιχείο αντίστασης, τότε γίνεται με τη μορφή σύρματος. Εάν στη συνέχεια ημιαγωγών, τότε - πιο συχνά με τη μορφή ενός πιάτου.
Σημαντικό! Τα υλικά από τα οποία κατασκευάζεται η θερμοανθεκτικότητα πρέπει να έχουν έναν συντελεστή αντίστασης μεγάλης αρνητικής θερμοκρασίας (NTC) ή θετικό (PTK).
Εάν ο συντελεστής είναι αρνητικός, τότε όταν η θέρμανση της αντίστασης του θερμίστορ μειώνεται, εάν είναι θετική, αυξάνεται.
Μεταλλικά θερμοστάτες
Το ρεύμα στα μέταλλα σχηματίζεται λόγω της κίνησης των ηλεκτρονίων. Η συγκέντρωσή τους δεν αυξάνεται κατά τη θέρμανση, αλλά η ταχύτητα της χαοτικής κίνησης αυξάνεται. Έτσι, όταν θερμαίνεται, η τιμή της ειδικής αντίστασης του αγωγού αυξάνεται.
Η εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντοχής των μετάλλων είναι μη γραμμική και έχει τη μορφή:
Rt \u003d R0 (1 + Α · t + Β · t2 + ...), όπου:
- Rt και R0 είναι η αντίσταση του αγωγού σε t και 0 ° C, αντίστοιχα,
- Α, Β - συντελεστές που εξαρτώνται από το υλικό. Ο συντελεστής A ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας.
Εάν η θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους 100 ° C, τότε η αντίσταση του αγωγού υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:
Rt \u003d R0 (1 + A · t),
και οι υπόλοιποι συντελεστές παραμελούνται.
Κάθε τύπος θερμίστορ έχει ορισμένους περιορισμούς στη χρήση. Έτσι, για παράδειγμα, οι αισθητήρες χαλκού μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην περιοχή θερμοκρασιών από -50 ° C έως + 180 ° C, πλατίνα - από -200 έως + 650 ° C, συσκευές νικελίου - μέχρι 250-300 ° C.
Θερμοστάτες ημιαγωγών
Για την κατασκευή θερμίστορ χρησιμοποιούνται οξείδια CuO, CoO, MnO, κτλ. Στην κατασκευή της σκόνης συντήκεται στο μέρος του επιθυμητού σχήματος. Έτσι κατά τη λειτουργία το στοιχείο αντίστασης δεν είναι κατεστραμμένο, καλύπτεται με ένα προστατευτικό στρώμα.
Σε συσκευές ημιαγωγών, η εξάρτηση της αντίστασης από τους δείκτες θερμοκρασίας δεν είναι επίσης γραμμική. Όταν αυξάνεται ο αισθητήρας, η τιμή του R πέφτει απότομα λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης φορέων ηλεκτρικού φορτίου (οπές και ηλεκτρόνια). Σε αυτή την περίπτωση, μιλούν για αισθητήρες με αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας. Ωστόσο, υπάρχουν θερμοστάτες με θετικό συντελεστή που, όταν θερμαίνονται, συμπεριφέρονται σαν μέταλλα, δηλ. R αυξάνεται. Αυτοί οι αισθητήρες ονομάζονται αντιστάσεις (αισθητήρες PTC).
Ο τύπος για την εξάρτηση από την θερμοκρασία της αντίστασης ενός ημιαγωγού θερμίστορ είναι:
όπου:
- Το Α είναι μια σταθερά που χαρακτηρίζει την αντίσταση του υλικού σε t \u003d 20 ° C.
- T είναι η απόλυτη θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin (T \u003d t + 273).
- Το Β είναι μια σταθερά ανάλογα με τις φυσικές ιδιότητες του ημιαγωγού.
Ο σχεδιασμός μεταλλικών θερμοστάτων
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι σχεδιασμού συσκευών:
- εκκαθάριση;
- λεπτό φιλμ.
Στην πρώτη περίπτωση, ο αισθητήρας κατασκευάζεται με τη μορφή σπειροειδούς. Το σύρμα είτε τυλίγεται σε έναν κύλινδρο από γυαλί ή κεραμικό, είτε τοποθετείται μέσα σε αυτό. Εάν η περιέλιξη εκτελείται κατά μήκος του κυλίνδρου, τότε από πάνω καλύπτεται αναγκαστικά με ένα προστατευτικό στρώμα.
Στη δεύτερη περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα λεπτό υπόστρωμα από κεραμικό, ζαφείρι, οξείδιο του χαλκού, ζιρκόνιο κλπ. Το μέταλλο ψεκάζεται επάνω του με ένα λεπτό στρώμα, το οποίο είναι επιπλέον μονωμένο από πάνω. Το μεταλλικό στρώμα κατασκευάζεται με τη μορφή ενός στίβου και ονομάζεται μαιάνδρος.
Για πληροφορίες. Για την προστασία του θερμίστορ, τοποθετείται σε μεταλλική θήκη ή επικαλύπτεται με ειδική μονωτική επίστρωση στην κορυφή.
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές στη λειτουργία και των δύο τύπων αισθητήρων, αλλά οι συσκευές φιλμ λειτουργούν σε στενότερη περιοχή θερμοκρασιών.
Οι ίδιες οι συσκευές μπορούν να κατασκευαστούν όχι μόνο με τη μορφή ράβδων, αλλά και με χάντρες, δίσκους κ.λπ.
Εφαρμογή θερμίστορ
Αν η θερμική αντίσταση τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε μέσο, \u200b\u200bτότε η θερμοκρασία του εξαρτάται από την ένταση της εναλλαγής θερμότητας μεταξύ αυτού και του μέσου. Εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τις φυσικές ιδιότητες του μέσου (πυκνότητα, ιξώδες κ.λπ.), την ταχύτητα του μέσου, την αρχική αναλογία των παραμέτρων θερμοκρασίας του μέσου και του θερμίστορ κλπ.
Έτσι, γνωρίζοντας την εξάρτηση της αντίστασης του αγωγού από τη θερμοκρασία, είναι δυνατόν να προσδιοριστούν οι ποσοτικοί δείκτες του ίδιου του μέσου, για παράδειγμα ταχύτητα, θερμοκρασία, πυκνότητα κλπ.
Ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά ενός θερμίστορ είναι η ακρίβεια μέτρησης του, δηλαδή, πόσο οι πραγματικές μετρήσεις θερμίστορ διαφέρουν από τις εργαστηριακές. Η ακρίβεια της συσκευής χαρακτηρίζεται από την κλάση ανοχής, η οποία καθορίζει τη μέγιστη απόκλιση από τους δηλωμένους δείκτες. Η κλάση ανοχής ορίζεται ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, οι τιμές ανοχής των αισθητήρων πλατίνας κατηγορίας ΑΑ είναι ± (0.1 + 0.0017 | Τ |), κλάση Α ± (0.15 + 0.002 | Τ |).
Σημαντικό! Φυσικά, όταν δημιουργείται θερμική αντίσταση, οι προγραμματιστές προσπαθούν να ελαχιστοποιήσουν τις απώλειες που σχετίζονται με τη θερμική αγωγιμότητα και την ακτινοβολία της συσκευής κατά τη λειτουργία.
Οι θερμίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικά συστήματα, θερμικά συστήματα ελέγχου, πυροσβεστικά συστήματα κλπ.
Βίντεο
Με την αύξηση της θερμοκρασίας του αγωγού, ο αριθμός των συγκρούσεων των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα άτομα αυξάνεται. Συνεπώς, η μέση ταχύτητα της κατευθυνόμενης κίνησης των ηλεκτρονίων μειώνεται, πράγμα που αντιστοιχεί σε αύξηση της αντίστασης του αγωγού.
Από την άλλη πλευρά, με την αύξηση της θερμοκρασίας, αυξάνεται ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων ανά μονάδα όγκου του αγωγού, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της αντίστασης του αγωγού.
Ανάλογα με τον επιπολασμό ενός ή του άλλου παράγοντα, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αντίσταση αυξάνεται (μέταλλα) ή μειώνεται (άνθρακας, ηλεκτρολύτες) ή παραμένει σχεδόν αμετάβλητη (κράματα μετάλλων, για παράδειγμα μανγκάι).
Με ελαφρές αλλαγές θερμοκρασίας (0-100 ° C), η σχετική αύξηση της αντίστασης που αντιστοιχεί στη θέρμανση κατά 1 ° C, που ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης a, παραμένει σταθερή για τα περισσότερα μέταλλα.
Αντιστοίχιση - αντίσταση σε θερμοκρασίες, μπορούμε να γράψουμε την έκφραση της σχετικής αύξησης της αντίστασης με την αύξηση της θερμοκρασίας από:
Οι τιμές του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης για διάφορα υλικά δίνονται στον πίνακα. 2-2.
Από την έκφραση (2-18) προκύπτει ότι
Ο προκύπτων τύπος (2-20) καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας του καλωδίου (περιέλιξη) αν η αντίστασή του μετράται σε δεδομένες ή γνωστές τιμές.
Παράδειγμα 2-3. Προσδιορίστε την αντίσταση των καλωδίων αέρα σε θερμοκρασίες εάν το μήκος της γραμμής είναι 400 μέτρα και η διατομή των συρμάτων χαλκού
Αντοχή των συρματόσχοινων στη θερμοκρασία