In che modo la resistenza di un conduttore dipende dalla temperatura?
metalli
In che modo la temperatura influenza i metalli? Per scoprire questa dipendenza, è stato condotto un esperimento: una batteria, un amperometro, un filo e una torcia sono collegati tra loro tramite fili. Quindi è necessario misurare la corrente nel circuito. Dopo aver effettuato le letture, è necessario portare il bruciatore sul filo e riscaldarlo. Quando il filo viene riscaldato, si vede che la resistenza aumenta e la conducibilità del metallo diminuisce.
Dove:
- Filo metallico
- Batteria
- Amperometro
La dipendenza è indicata e giustificata dalle formule:
Da queste formule segue che R del conduttore è determinato dalla formula:
Un esempio della dipendenza della resistenza del metallo dalla temperatura è fornito nel video:
È anche necessario prestare attenzione a una proprietà come la superconduttività. Se le condizioni ambientali sono normali, quando raffreddate i conduttori riducono la loro resistenza. Il grafico seguente mostra come dipendono la temperatura e la resistività nel mercurio.
La superconduttività è un fenomeno che si verifica quando un materiale raggiunge una temperatura critica (Kelvin vicino allo zero), a cui la resistenza diminuisce drasticamente a zero.
gas
I gas svolgono il ruolo di dielettrico e non possono condurre una corrente elettrica. E affinché si formi, sono necessari i portatori di addebito. Gli ioni agiscono nel loro ruolo e sorgono a causa dell'influenza di fattori esterni.
La dipendenza può essere considerata come un esempio. Per l'esperimento, viene utilizzato lo stesso design dell'esperimento precedente, solo i conduttori vengono sostituiti con piastre metalliche. Dovrebbe esserci un piccolo spazio tra di loro. L'amperometro dovrebbe indicare una mancanza di corrente. Quando si posiziona il bruciatore tra le piastre, il dispositivo indicherà la corrente che passa attraverso il fluido gassoso.
Di seguito è riportato un grafico della caratteristica corrente-tensione di una scarica di gas, in cui si osserva che l'aumento della ionizzazione nella fase iniziale aumenta, quindi la dipendenza della corrente dalla tensione rimane invariata (cioè, quando la tensione aumenta, la corrente rimane la stessa) e un forte aumento della corrente, che porta alla rottura dello strato dielettrico .
Considera la conducibilità dei gas in pratica. Il passaggio della corrente elettrica nei gas viene utilizzato nelle lampade fluorescenti e nelle lampade. In questo caso, il catodo e l'anodo, due elettrodi sono collocati in un pallone, in cui è presente un gas inerte. In che modo questo fenomeno dipende dal gas? Quando la lampada si accende, vengono riscaldati due filamenti e viene creata l'emissione termoionica.All'interno del bulbo è rivestito un fosforo che emette la luce che vediamo. In che modo il mercurio dipende dal fosforo? I vapori di mercurio, se bombardati da elettroni, formano radiazioni infrarosse, che a loro volta emettono luce.
Se viene applicata tensione tra il catodo e l'anodo, si verifica la conduttività del gas.
liquidi
I conduttori di corrente nei liquidi sono anioni e cationi che si muovono a causa di un campo elettrico esterno. Gli elettroni forniscono conduttività trascurabile. Considera la dipendenza della resistenza dalla temperatura nei liquidi.
Dove:
- elettrolito
- Batteria
- Amperometro
La dipendenza dell'effetto degli elettroliti sul riscaldamento è prescritta dalla formula:
Dove a è il coefficiente di temperatura negativo.
Come R dipende dal riscaldamento (t) è mostrato nel grafico seguente:
Questa relazione dovrebbe essere presa in considerazione quando si caricano batterie e batterie.
Semiconduttori
E in che modo la resistenza dipende dal riscaldamento nei semiconduttori? Innanzitutto, parliamo di termistori. Questi sono dispositivi che cambiano la loro resistenza elettrica sotto l'influenza del calore. Questo semiconduttore ha un coefficiente di temperatura di resistenza (TCS) un ordine di grandezza superiore ai metalli. Entrambi i conduttori positivi e negativi, hanno alcune caratteristiche.
Dove: 1 - questo è TCS inferiore a zero; 2 - TCS è maggiore di zero.
Affinché conduttori come i termistori inizino a funzionare, prendere qualsiasi punto sulla caratteristica I-V come base:
- se la temperatura dell'elemento è inferiore a zero, tali conduttori vengono utilizzati come relè;
- per controllare la corrente variabile, nonché la temperatura e la tensione, utilizzare una sezione lineare.
I termistori vengono utilizzati per il controllo e la misurazione delle radiazioni elettromagnetiche, che vengono eseguite a frequenze altissime. A causa di ciò, questi conduttori vengono utilizzati in sistemi come allarmi antincendio, verifica del calore e controllo dell'uso di liquidi e liquidi sfusi. Quei termistori in cui il TCS è inferiore a zero vengono utilizzati nei sistemi di raffreddamento.
Ora sulle termocoppie. In che modo il fenomeno Seebeck influenza le termocoppie? La dipendenza è che tali conduttori operano sulla base di questo fenomeno. Quando la temperatura della giunzione aumenta con il riscaldamento, un EMF appare alla giunzione del circuito chiuso. Pertanto, si manifesta la loro dipendenza e l'energia termica viene convertita in elettricità. Per comprendere appieno il processo, ti consiglio di studiare le nostre istruzioni su come farlocome realizzare un generatore termoelettrico da soli.
Tale dispositivo è chiamato termocoppia. Le termocoppie vengono utilizzate come fonti di corrente a bassa potenza, nonché per misurare le temperature di un dispositivo di elaborazione digitale, in cui le dimensioni dovrebbero essere piccole e le letture accurate.
Maggiori dettagli sui semiconduttori e l'effetto del riscaldamento sulla loro resistenza sono descritti nel video:
Bene, l'ultima cosa di cui vorrei parlare sono i frigoriferi e i riscaldatori a semiconduttore. Le giunzioni a semiconduttore forniscono una differenza di temperatura fino a sessanta gradi nella progettazione. Grazie a ciò, è stato progettato un armadio frigorifero. La temperatura di raffreddamento in una tale camera raggiunge - 16 gradi. La base del funzionamento degli elementi è l'uso di termocoppie attraverso le quali passa la corrente elettrica.
Quindi abbiamo esaminato la dipendenza della resistenza del conduttore dalla temperatura. Speriamo che le informazioni fornite siano comprensibili e utili per te!
Sicuramente non sai:
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