Materiaal als de temperatuur met 1 verandert, uitgedrukt in K -1. In de elektronica zijn met name weerstanden van speciale metaallegeringen met een lage α-waarde, zoals manganine- of constantaanlegeringen en halfgeleidercomponenten met grote positieve of negatieve waardenα (thermistors). De fysieke betekenis van de temperatuurweerstandscoëfficiënt wordt uitgedrukt door de vergelijking:

Waar dR- verandering in elektrische weerstand R als de temperatuur verandert dT.

geleiders

De temperatuurafhankelijkheid van weerstand voor de meeste metalen is bijna lineair voor een breed temperatuurbereik en wordt beschreven door de formule:

R T R0- elektrische weerstand bij de begintemperatuur T 0 [Ohm]; α - temperatuurweerstandscoëfficiënt; ∆T- temperatuurverandering, is TT 0 [K].

Bij lage temperaturen temperatuur afhankelijkheid de weerstand van geleiders wordt bepaald door de regel van Mathiesen.

Halfgeleiders

Temperatuurafhankelijkheid van NTC-thermistorweerstand

Voor halfgeleiderapparaten zoals thermistors wordt de temperatuurafhankelijkheid van weerstand voornamelijk bepaald door de afhankelijkheid van de ladingsdragerconcentratie van de temperatuur. Dit is een exponentiële relatie:

R T- elektrische weerstand bij temperatuur T [Ohm]; R∞- elektrische weerstand bij temperatuur T = ∞ [Ohm]; Wg- band gap - het bereik van energiewaarden dat een elektron niet heeft in een ideaal (defectvrij) kristal [eV]; k - De constante van Boltzmann[eV / K].

Als we de logaritme van de linker- en rechterkant van de vergelijking nemen, krijgen we:

, waar is de materiaalconstante.

De temperatuurcoëfficiënt van weerstand van de thermistor wordt gegeven door de vergelijking:

Uit de afhankelijkheid van R T op T hebben we:

Bronnen

• Theoretische basis elektrotechniek: leerboek: in 3 delen / V.S. Boyko, V.V. Boyko, Yu.F. Vydolob et al.; Onder totaal red. IM Chizhenko, VS Boyko. - M.: ShTs "Uitgeverij" Polytechnic "", 2004. - T. 1: stabiele modi van lineair elektrische circuits met samengevoegde parameters. - 272 p: ziek. ISBN 966-622-042-3
• Shegedin AI Malyar VS Theoretische grondslagen van de elektrotechniek. Deel 1: Zelfstudie voor afstandsonderwijs studenten van hogere elektrotechnische en elektromechanische specialiteiten onderwijsinstellingen. - M.: Magnolia plus, 2004. - 168 p.
• IM Kucheruk, IT Gorbachuk, PP Lutsik (2006). Algemene cursus natuurkunde: leerboek in 3 delen V.2. elektriciteit en magnetisme. Kiev: Techniek.

Waarschijnlijk kent iedereen het effect van supergeleiding. Je hebt tenminste van hem gehoord. De essentie van dit effect is dat bij min 273 ° C de weerstand van de geleider tegen de stromende stroom verdwijnt. Dit voorbeeld alleen is voldoende om te begrijpen dat er een afhankelijkheid van temperatuur is. A beschrijft een speciale parameter - de temperatuurcoëfficiënt van weerstand.

Elke geleider belemmert de stroom die er doorheen stroomt. Deze weerstand is per geleidend materiaal verschillend, wordt bepaald door vele factoren die inherent zijn aan een bepaald materiaal, maar dit wordt verder niet besproken. Interesse in dit moment vertegenwoordigt zijn afhankelijkheid van temperatuur en de aard van deze afhankelijkheid.

Metalen zijn meestal geleiders van elektrische stroom, hun weerstand neemt toe bij toenemende temperatuur en neemt af bij afnemende temperatuur. De grootte van deze verandering per 1 °C wordt de temperatuurcoëfficiënt van de weerstand genoemd, of kortweg TCR.

De TCS-waarde kan positief of negatief zijn. Als het positief is, neemt het toe met toenemende temperatuur, als het negatief is, neemt het af. Voor de meeste metalen die worden gebruikt als geleiders van elektrische stroom, is TCR positief. Een van de beste geleiders is koper, de weerstandscoëfficiënt van koper is niet bepaald de beste, maar in vergelijking met andere geleiders is het minder. U hoeft alleen te onthouden dat de TCR-waarde bepaalt wat de weerstandswaarde zal zijn wanneer de omgevingsparameters veranderen. De verandering zal groter zijn, hoe groter deze coëfficiënt.

Bij het ontwerpen moet rekening worden gehouden met een dergelijke temperatuurafhankelijkheid van de weerstand radio-elektronische apparatuur. Het feit is dat de apparatuur onder alle omstandigheden moet werken. omgeving, worden dezelfde auto's gebruikt van minus 40 °С tot plus 80 °С. En er zit veel elektronica in de auto, en als je geen rekening houdt met de invloed van de omgeving op de werking van de circuitelementen, dan kun je een situatie tegenkomen waarin de elektronische unit onder normale omstandigheden prima werkt, maar weigert werken bij blootstelling aan lage of hoge temperaturen.

Hier is deze afhankelijkheid van voorwaarden externe omgeving en houd bij het ontwerpen rekening met de hardware-ontwikkelaars, waarbij hiervoor de temperatuurcoëfficiënt van weerstand wordt gebruikt bij het berekenen van de parameters van het circuit. Er zijn tabellen met TCS-gegevens voor de gebruikte materialen en berekeningsformules, waarmee u, de TCS kennende, de weerstandswaarde onder alle omstandigheden kunt bepalen en rekening kunt houden met de mogelijke verandering in de bedrijfsmodi van het circuit. Maar om dat te begrijpen, TCS, zijn nu geen formules of tabellen nodig.

Opgemerkt moet worden dat er metalen zijn met een zeer kleine TCR-waarde, en deze worden gebruikt bij de vervaardiging van weerstanden, waarvan de parameters weinig afhankelijk zijn van veranderingen in de omgeving.

Temperatuurcoëfficiënt weerstand kan niet alleen worden gebruikt om rekening te houden met de invloed van schommelingen in omgevingsparameters, maar ook voor wat voldoende is.Als u het materiaal kent dat is blootgesteld, is het mogelijk om uit de tabellen te bepalen met welke temperatuur de gemeten weerstand overeenkomt. Een gewone koperdraad kan als zo'n meter gebruikt worden, echter zul je hem veel moeten gebruiken en opwinden in bijvoorbeeld de vorm van een spoel.

Al het bovenstaande dekt niet volledig alle problemen van het gebruik van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand. Er zijn heel interessante kansen toepassingen in verband met deze coëfficiënt in halfgeleiders, in elektrolyten, maar wat wordt vermeld is voldoende om het concept van TCR te begrijpen.

De resultaten van resistiviteitsmetingen worden sterk beïnvloed door krimpholtes, gasbellen, insluitsels en andere defecten. Bovendien, afb. 155 laat zien dat kleine hoeveelheden onzuiverheden die de vaste oplossing binnendringen ook een groot effect hebben op de gemeten geleidbaarheid. Daarom is het veel moeilijker om bevredigende monsters te maken voor elektrische weerstandsmetingen dan voor

dilametrische studie. Dit heeft geleid tot een andere fasediagrammethode waarbij de temperatuurcoëfficiënt van weerstand wordt gemeten.

Temperatuurcoëfficiënt van weerstand

Elektrische weerstand bij temperatuur

Matthiessen ontdekte dat de toename van de weerstand van een metaal door de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid van de tweede component in een vaste oplossing niet afhankelijk is van de temperatuur; hieruit volgt dat voor zo'n vaste oplossing de waarde niet afhankelijk is van de concentratie. Dit betekent dat de temperatuurcoëfficiënt van weerstand evenredig is met, d.w.z. geleidbaarheid, en de grafiek van de coëfficiënt a, afhankelijk van de samenstelling, is vergelijkbaar met de grafiek van de geleidbaarheid van een vaste oplossing. Er zijn veel bekende uitzonderingen op deze regel, vooral voor overgangsmetalen, maar in de meeste gevallen is het ongeveer correct.

De temperatuurcoëfficiënt van weerstand van tussenfasen is meestal van dezelfde orde van grootte als voor zuivere metalen, zelfs in gevallen waarin de verbinding zelf een hoge weerstand heeft. Er zijn echter tussenfasen waarvan de temperatuurcoëfficiënt in een bepaald temperatuurbereik nul of negatief is.

De regel van Matthiessen is strikt genomen alleen van toepassing op vaste oplossingen, maar er zijn veel gevallen waarin het ook lijkt te gelden voor tweefasenlegeringen. Als de temperatuurcoëfficiënt van de weerstand wordt uitgezet als functie van de samenstelling, heeft de curve meestal dezelfde vorm als de conductantiecurve, zodat de fasetransformatie op dezelfde manier kan worden gedetecteerd. Deze methode is nuttig wanneer het vanwege brosheid of andere redenen niet mogelijk is monsters te bereiden die geschikt zijn voor geleidbaarheidsmetingen.

In de praktijk wordt de gemiddelde temperatuurcoëfficiënt tussen twee temperaturen bepaald door de elektrische weerstand van de legering bij die temperaturen te meten. Als er geen fasetransformatie optreedt in het beschouwde temperatuurbereik, wordt de coëfficiënt bepaald door de formule:

zal dezelfde waarde hebben alsof het interval klein is. Voor geharde legeringen als temperaturen en

Het is handig om respectievelijk 0° en 100° te nemen, en metingen geven de fasegebieden bij de afschriktemperatuur. Als er echter metingen worden gedaan bij hoge temperaturen, moet het interval veel kleiner zijn dan 100 ° als de fasegrens ergens tussen de temperaturen kan liggen

Rijst. 158. (zie scan) Elektrische geleidbaarheid en temperatuurcoëfficiënt van elektrische weerstand in het zilver-magische systeem (Tamman)

Het grote voordeel van deze methode is dat de coëfficiënt a afhangt van de relatieve weerstand van het monster bij de twee temperaturen, en dus niet wordt beïnvloed door holten en andere metallurgische defecten van het monster. Geleidbaarheids- en temperatuurcoëfficiëntkrommen

weerstand in sommige legeringssystemen elkaar herhalen. Rijst. 158 is ontleend aan het vroege werk van Tamman (de rondingen verwijzen naar zilver-magnesiumlegeringen); later werk toonde aan dat het gebied van de vaste oplossing afneemt bij afnemende temperatuur en dat er een bovenbouw bestaat in het gebied van de fase. Enkele andere fasegrenzen zijn onlangs ook veranderd, zodat het diagram getoond in Fig. 158 is alleen van historisch belang en kan niet worden gebruikt voor nauwkeurige metingen.

Geleiderweerstand (R) (weerstand) () is afhankelijk van de temperatuur. Deze afhankelijkheid met kleine temperatuurveranderingen () wordt gepresenteerd als een functie:

waar is de specifieke weerstand van de geleider bij een temperatuur gelijk aan 0 o C; - temperatuurcoëfficiënt van weerstand.

DEFINITIE

temperatuurcoëfficiënt van elektrische weerstand() wordt een fysieke grootheid genoemd die gelijk is aan de relatieve toename (R) van de kettingsectie (of soortelijke weerstand omgeving ()), die optreedt wanneer de geleider wordt verwarmd met 1 o C. Wiskundig gezien kan de definitie van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand worden weergegeven als:

De waarde dient als een kenmerk van de relatie tussen elektrische weerstand en temperatuur.

Bij temperaturen binnen het bereik blijft de beschouwde coëfficiënt voor de meeste metalen constant. Voor zuivere metalen wordt de temperatuurcoëfficiënt van weerstand vaak gelijk aan genomen

Soms praten ze over de gemiddelde temperatuurcoëfficiënt van weerstand, en definiëren deze als:

waar is de gemiddelde waarde van de temperatuurcoëfficiënt in een bepaald temperatuurbereik ().

Temperatuurweerstandscoëfficiënt voor verschillende stoffen

De meeste metalen hebben een temperatuurcoëfficiënt van weerstand groter dan nul. Dit betekent dat de weerstand van metalen toeneemt met toenemende temperatuur. Dit gebeurt als gevolg van de verstrooiing van elektronen door het kristalrooster, dat thermische trillingen versterkt.

Bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt (-273 o C) weerstand een groot aantal metalen daalt scherp naar nul. Van metalen wordt gezegd dat ze in een supergeleidende toestand gaan.

Halfgeleiders die geen onzuiverheden bevatten, hebben een negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand. Hun weerstand neemt af met toenemende temperatuur. Dit komt door het feit dat het aantal elektronen dat de geleidingsband binnengaat toeneemt, wat betekent dat het aantal gaten per volume-eenheid van de halfgeleider toeneemt.

Elektrolytoplossingen hebben De weerstand van elektrolyten neemt af met toenemende temperatuur. De toename van het aantal vrije ionen als gevolg van de dissociatie van moleculen is namelijk groter dan de toename van de verstrooiing van ionen als gevolg van botsingen met oplosmiddelmoleculen. Het moet gezegd worden dat de temperatuurcoëfficiënt van weerstand voor elektrolyten alleen een constante waarde is in een klein temperatuurbereik.

Eenheden

De basiseenheid voor het meten van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand in het SI-systeem is:

Voorbeelden van probleemoplossing

Oefening	Een gloeilamp met een wolfraamspiraal wordt aangesloten op een netwerk met spanning B, er loopt stroom A. Wat wordt de temperatuur van de spiraal als deze bij een temperatuur van o C een weerstand heeft van Ohm? Temperatuurcoëfficiënt van weerstand van wolfraam .
Oplossing	Als basis voor het oplossen van het probleem gebruiken we de formule voor de afhankelijkheid van weerstand op temperatuur van de vorm: waar is de weerstand van de wolfraamgloeidraad bij een temperatuur van 0 o C. We drukken uit uitdrukking (1.1), we hebben: Volgens de wet van Ohm voor het circuitgedeelte hebben we: Berekenen Laten we de vergelijking schrijven met betrekking tot weerstand en temperatuur: Laten we de berekeningen doen:
Antwoord	K

Bij verhitting neemt het toe als gevolg van een toename van de bewegingssnelheid van atomen in het geleidermateriaal met toenemende temperatuur. De specifieke weerstand van elektrolyten en steenkool daarentegen neemt af bij verhitting, aangezien deze materialen, naast het verhogen van de bewegingssnelheid van atomen en moleculen, het aantal vrije elektronen en ionen per volume-eenheid verhogen.

Sommige legeringen, die meer dan hun samenstellende metalen bevatten, veranderen de soortelijke weerstand bijna niet bij verhitting (constantaan, manganine, enz.). Dit komt door de onregelmatige structuur van de legeringen en de korte gemiddelde vrije tijd van elektronen.

De waarde die de relatieve toename van de weerstand aangeeft wanneer het materiaal met 1 ° wordt verwarmd (of afname wanneer het met 1 ° wordt gekoeld), wordt genoemd.

Als de temperatuurcoëfficiënt wordt aangegeven door α, de soortelijke weerstand bij \u003d 20 o tot ρ o, dan wanneer het materiaal wordt verwarmd tot een temperatuur t1, de soortelijke weerstand p1 \u003d ρ o + αρ o (t1 - tot) \u003d ρ o (1 + (α (t1 -tot))

en dienovereenkomstig R1 = Ro (1 + (α (t1 - tot))

De temperatuurcoëfficiënt a voor koper, aluminium, wolfraam is 0,004 1/deg. Daarom neemt hun weerstand bij verwarming met 100 ° toe met 40%. Voor ijzer α = 0,006 1/deg, voor messing α = 0,002 1/deg, voor fechral α = 0,0001 1/deg, voor nichroom α = 0,0002 1/deg, voor constantaan α = 0,00001 1/deg, voor manganine α = 0,00004 1/graden. Steenkool en elektrolyten hebben een negatieve weerstandscoëfficiënt. De temperatuurcoëfficiënt voor de meeste elektrolyten is ongeveer 0,02 1/deg.

De eigenschap van geleiders om hun weerstand te veranderen afhankelijk van de temperatuur wordt gebruikt in weerstand thermometers. Door de weerstand te meten, wordt de omgevingstemperatuur bepaald door berekening Constantaan, manganine en andere legeringen met een zeer kleine weerstandstemperatuurcoëfficiënt worden gebruikt om shunts en extra weerstanden aan meetinstrumenten te maken.

Voorbeeld 1. Hoe verandert de weerstand Ro van een ijzerdraad als deze wordt verhit tot 520°? De temperatuurcoëfficiënt a van ijzer is 0,006 1/deg. Volgens de formule R1 \u003d Ro + Ro α (t1 - tot) \u003d Ro + Ro 0,006 (520 - 20) \u003d 4Ro, dat wil zeggen, de weerstand van een ijzerdraad wanneer deze wordt verwarmd met 520 ° zal toenemen 4 keer.

Voorbeeld 2. Aluminiumdraden hebben bij een temperatuur van -20° een weerstand van 5 ohm. Het is noodzakelijk om hun weerstand te bepalen bij een temperatuur van 30 °.

R2 = R1 - α R1(t2 - t1) = 5 + 0,004 x 5 (30 - (-20)) = 6 ohm.

De eigenschap van materialen om hun elektrische weerstand te veranderen bij verhitting of afkoeling wordt gebruikt om temperaturen te meten. Dus, thermische weerstand, dit zijn draden gemaakt van platina of puur nikkel, versmolten tot kwarts, worden gebruikt om temperaturen van -200 tot + 600 ° te meten. Thermische halfgeleiderweerstanden met een grote negatieve coëfficiënt worden gebruikt om temperaturen in nauwere bereiken nauwkeurig te bepalen.

Thermische halfgeleiderweerstanden die worden gebruikt om temperaturen te meten, worden thermistors genoemd.

Thermistoren hebben een hoge negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand, dat wil zeggen dat bij verhitting hun weerstand afneemt. zijn gemaakt van oxide (geoxideerde) halfgeleidermaterialen, bestaande uit een mengsel van twee of drie metaaloxiden. De meest voorkomende zijn koper-mangaan- en kobalt-mangaan-thermistors. Deze laatste zijn gevoeliger voor temperatuur.

De weerstand van koper verandert wel met de temperatuur, maar eerst moet je beslissen of je de elektrische weerstand van de geleiders (ohmse weerstand) bedoelt, wat belangrijk is voor power over ethernet met gelijkstroom, of we zijn aan het praten over signalen in datatransmissienetwerken, en dan hebben we het over het insertieverlies tijdens de voortplanting van een elektromagnetische golf in een twisted pair-medium en de afhankelijkheid van verzwakking van temperatuur (en frequentie, wat niet minder belangrijk is).

Weerstand van koper

IN internationaal systeem SI-weerstand van geleiders wordt gemeten in Ohm∙m. Op het gebied van IT wordt vaker de buiten-systeemafmeting Ohm ∙ mm 2 /m gebruikt, wat handiger is voor berekeningen, aangezien de dwarsdoorsneden van geleiders meestal worden aangegeven in mm 2. De waarde van 1 Ohm ∙ mm 2 / m is een miljoen keer kleiner dan 1 Ohm ∙ m en kenmerkt de soortelijke weerstand van een stof waarvan een homogene geleider 1 m lang is en een oppervlakte dwarsdoorsnede 1 mm 2 geeft een weerstand van 1 ohm.

De soortelijke weerstand van puur elektrisch koper bij 20°C is 0,0172 Ohm∙mm2/m. IN verschillende bronnen je kunt waarden vinden tot 0,018 Ohm ∙ mm 2 / m, wat ook van toepassing kan zijn op elektrisch koper. De waarden variëren afhankelijk van de verwerking waaraan het materiaal wordt onderworpen. Het uitgloeien na het trekken ("trekken") van de draad vermindert bijvoorbeeld de soortelijke weerstand van koper met een paar procent, hoewel het voornamelijk wordt uitgevoerd om de mechanische in plaats van elektrische eigenschappen te veranderen.

De soortelijke weerstand van koper heeft een directe invloed op power-over-Ethernet-toepassingen. Slechts een deel van het origineel Gelijkstroom die in de geleider worden gevoerd, bereiken het uiteinde van de geleider - bepaalde verliezen onderweg zijn onvermijdelijk. Bijvoorbeeld, PoE-type 1 vereist ten minste 12,95 watt van 15,4 watt geleverd door de bron om het externe aangedreven apparaat te bereiken.

De soortelijke weerstand van koper verandert met de temperatuur, maar voor IT-temperaturen zijn deze veranderingen klein. De verandering in soortelijke weerstand wordt berekend met de formules:

ΔR = α R ΔT

R 2 \u003d R 1 (1 + α (T 2 - T 1))

waarbij ΔR de verandering in soortelijke weerstand is, R de soortelijke weerstand is bij de temperatuur die als basislijn wordt genomen (typisch 20°C), ΔT de temperatuurgradiënt is, α de temperatuurcoëfficiënt van soortelijke weerstand is voor dit materiaal(afmeting °C -1). In het bereik van 0°C tot 100°C voor koper wordt een temperatuurcoëfficiënt van 0,004 °C -1 aangehouden. Bereken de soortelijke weerstand van koper bij 60°C.

R 60°С = R 20°С (1 + α (60°С - 20°С)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm2/m

De soortelijke weerstand nam met 16% toe bij een temperatuurstijging van 40°C. Bij het bedienen van kabelsystemen mag twisted pair natuurlijk niet bij hoge temperaturen zijn, dit mag niet worden toegestaan. Met een goed ontworpen en geïnstalleerd systeem de temperatuur van de kabels verschilt weinig van de gebruikelijke 20 ° C, en dan zal de verandering in soortelijke weerstand klein zijn. Volgens de vereisten van telecommunicatienormen mag de weerstand van een koperen geleider van 100 m lang in een getwist paar van categorie 5e of 6 niet hoger zijn dan 9,38 ohm bij 20 ° C. In de praktijk passen fabrikanten deze waarde met een marge aan, dus zelfs bij temperaturen van 25°C ÷ 30°C overschrijdt de weerstand van de koperen geleider deze waarde niet.

Twisted Pair Attenuation / Insertion Loss

Wanneer een elektromagnetische golf zich voortplant door een twisted-pair kopermedium, wordt een deel van zijn energie verspreid langs het pad van het nabije uiteinde naar het verre uiteinde. Hoe hoger de temperatuur van de kabel, hoe meer het signaal verzwakt. Op hoge frequenties verzwakking is sterker dan bij lage, en voor hogere categorieën toegestane limieten wanneer insertieverlies strenger wordt getest. In dit geval zijn alle grenswaarden ingesteld op een temperatuur van 20°C. Als bij 20°C het oorspronkelijke signaal aan het uiteinde van een segment van 100 m lang met vermogensniveau P arriveerde, dan bij verhoogde temperaturen ah, deze signaalsterkte zal op kortere afstanden worden waargenomen. Als het nodig is om dezelfde signaalsterkte aan de uitgang van het segment te leveren, dan zul je ofwel een kortere kabel moeten installeren (wat niet altijd mogelijk is), ofwel kabelmerken kiezen met een lagere demping.

• Voor afgeschermde kabels bij temperaturen boven 20°C leidt een temperatuurverandering van 1 graad tot een verandering in demping van 0,2%
• Voor alle soorten kabels en alle frequenties bij temperaturen tot 40°C leidt een temperatuurverandering van 1 graad tot een verandering van de demping met 0,4%
• Voor alle soorten kabels en alle frequenties bij temperaturen van 40°C tot 60°C leidt een temperatuurverandering van 1 graad tot een verandering van de demping met 0,6%
• Kabels van categorie 3 kunnen een dempingsvariatie van 1,5% per graad Celsius ervaren

Al begin 2000. TIA/EIA-568-B.2 adviseerde om de maximaal toegestane lengte van een permanente categorie 6-verbinding/kanaal te verkleinen als de kabel werd geïnstalleerd bij hoge temperaturen, en hoe hoger de temperatuur, hoe korter het segment zou moeten zijn.

Aangezien het frequentieplafond in categorie 6A het dubbele is van dat van categorie 6, zullen de temperatuurlimieten voor dergelijke systemen nog strenger zijn.

Tot op heden bij het implementeren van applicaties PoE we hebben het over maximaal 1 gigabit snelheden. Bij gebruik van 10 Gb-applicaties wordt Power over Ethernet niet gebruikt, althans nog niet. Dus, afhankelijk van uw behoeften, moet u bij het veranderen van de temperatuur rekening houden met de verandering in de koperweerstand of de verandering in de demping. In beide gevallen is het het meest redelijk om ervoor te zorgen dat de kabels een temperatuur van bijna 20 ° C hebben.

De belangrijkste kenmerken van geleidende materialen zijn:

1. Warmtegeleiding;
2. Contactpotentiaalverschil en thermo-elektromotorische kracht;
3. Treksterkte en trekrek.

ρ is een waarde die het weerstandsvermogen van een materiaal kenmerkt elektrische stroom. Resistiviteit wordt uitgedrukt door de formule:

Voor lange geleiders (draden, snoeren, kabeladers, rails) geleiderlengte ik meestal uitgedrukt in meters, dwarsdoorsnede S- in mm², geleiderweerstand R- in Ohm, dan de eenheid van soortelijke weerstand

Weerstandsgegevens voor verschillende metalen geleiders worden gegeven in het artikel "Elektrische weerstand en geleidbaarheid".

α is een waarde die de verandering in de weerstand van de geleider kenmerkt, afhankelijk van de temperatuur.
De gemiddelde waarde van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand in het temperatuurbereik T 2°- T 1° is te vinden met de formule:

Gegevens over temperatuurcoëfficiënten van weerstand van verschillende geleidermaterialen worden gegeven in de onderstaande tabel.

De waarde van de temperatuurcoëfficiënten van weerstand van metalen

Warmtegeleiding

λ is een waarde die de hoeveelheid warmte kenmerkt die per tijdseenheid door een laag materie gaat. Dimensie van thermische geleidbaarheid

Thermische geleidbaarheid heeft groot belang bij thermische berekeningen van machines, apparaten, kabels en andere elektrische apparaten.

Thermische geleidbaarheidswaarde λ voor sommige materialen

Zilver Koper Aluminium Messing IJzer, staal Bronzen Concreet Steen Glas Asbest Boom Kurk

350 - 360 340 180 - 200 90 - 100 40 - 50 30 - 40 0,7 - 1,2 0,5 - 1,2 0,6 - 0,9 0,13 - 0,18 0,1 - 0,15 0,04 - 0,08

Uit de bovenstaande gegevens blijkt dat metalen de hoogste thermische geleidbaarheid hebben. Bij niet-metalen materialen thermische geleidbaarheid is veel lager. Het bereikt bijzonder lage waarden voor poreuze materialen, die ik specifiek gebruik voor thermische isolatie. Volgens de elektronische theorie is de hoge thermische geleidbaarheid van metalen te danken aan dezelfde geleidingselektronen als de elektrische geleidbaarheid.

Contactpotentiaalverschil en thermo-elektromotorische kracht

Zoals aangegeven in het artikel "Metalen geleiders", bevinden zich positieve metaalionen op de knooppunten kristal rooster, als het ware zijn kader vormend. Vrije elektronen vullen het rooster als een gas, ook wel "elektronengas" genoemd. De druk van het elektronengas in een metaal is evenredig met de absolute temperatuur en het aantal vrije elektronen per volume-eenheid, dat afhangt van de eigenschappen van het metaal. Wanneer twee ongelijksoortige metalen met elkaar in contact komen, wordt de druk van het elektronengas gelijk op het contactpunt. Als gevolg van elektronendiffusie wordt een metaal waarvan het aantal elektronen afneemt positief geladen en een metaal waarvan het aantal elektronen toeneemt negatief geladen. Op het contactpunt treedt een potentiaalverschil op. Dit verschil is evenredig met het temperatuurverschil tussen de metalen en is afhankelijk van hun type. Een thermo-elektrische stroom treedt op in een gesloten circuit. De elektromotorische kracht (EMF) die deze stroom veroorzaakt, wordt genoemd thermo-elektromotorische kracht(thermo-EMF).

Het fenomeen van contactpotentiaalverschil wordt in technologie gebruikt om temperatuur te meten met behulp van thermokoppels. Bij het meten van lage stromen en spanningen in het circuit bij de verbindingen diverse metalen er kan een groot potentiaalverschil optreden, wat de meetresultaten zal vertekenen. In dit geval is het noodzakelijk om materialen te selecteren zodat de meetnauwkeurigheid hoog is.

Treksterkte en trekrek

Bij het kiezen van draden moet naast de doorsnede, het draadmateriaal en de isolatie rekening worden gehouden met hun mechanische sterkte. Dit geldt vooral voor draden. bovenleidingen stroomkabels. De draden staan ​​onder spanning. Onder invloed van een kracht die op het materiaal wordt uitgeoefend, wordt dit langer. Als we de oorspronkelijke lengte aangeven ik 1 , en de uiteindelijke lengte ik 2 , dan het verschil ik 1 - ik 2 = ∆ ik zullen absolute verlenging.

Houding

genaamd rek.

De kracht die het materiaal breekt, wordt genoemd brekende lading, en de verhouding van deze belasting tot de dwarsdoorsnede van het materiaal op het moment van falen wordt genoemd tijdelijke scheurvastheid en aangegeven

Treksterktegegevens voor verschillende materialen staan ​​hieronder vermeld.

De waarde van de treksterkte voor verschillende metalen