Температурный коэффициент сопротивления меди: Зависимость сопротивления металлов от температуры. Температурный коэффициент электрического сопротивления металлов

Температурный_коэффициент_удельного_сопротивления_меди

Температурный коэффициент сопротивления — это отношение относительного изменения сопротивления к изменению температуры.

или через удельное сопротивление

Ниже приведена таблица значений α для ряда металлов в диапазоне температур от 0 до 100 ° C.

Удельное сопротивление ρ при 20 ºС, Ом*мм²/м

Температурный коэффициент сопротивления α, ºС -1

Температурный коэффициент сопротивления α показывает на сколько увеличивается сопротивление проводника в 1 Ом при увеличении температуры (нагревании проводника) на 1 ºС.

Сопротивление проводника при температуре t рассчитывается по формуле:

где r₂₀ – сопротивление проводника при температуре 20 ºС, r_t – сопротивление проводника при температуре t.

Через медный проводник с площадью поперечного сечения S = 4 мм² протекает ток I = 10 А. Какова плотность тока?

Плотность тока J = I/S = 10 А/4 мм² = 2.5 А/мм².

[По площади поперечного сечения 1 мм² протекает ток I = 2.5 А; по всему поперечному сечению S протекает ток I = 10 А].

По шине распределительного устройства прямоугольного поперечного сечения (20х80) мм² проходит ток I = 1000 А. Какова плотность тока в шине?

Площадь поперечного сечения шины S = 20х80 = 1600 мм². Плотность тока

J = I/S = 1000 A/1600 мм² = 0.625 А/мм².

У катушки провод имеет круглое сечение диаметром 0.8 мм и допускает плотность тока 2.5 А/мм². Какой допустимый ток можно пропустить по проводу (нагрев не должен превысить допустимый)?

Площадь поперечного сечения провода S = π * d²/4 = 3/14*0.8²/4 ≈ 0.5 мм².

Допустимый ток I = J*S = 2.5 А/мм² * 0.5 мм² = 1.25 А.

Допустимая плотность тока для обмотки трансформатора J = 2.5 А/мм². Через обмотку проходит ток I = 4 А. Каким должно быть поперечное сечение (диаметр) круглого сечения проводника, чтобы обмотка не перегревалась?

Площадь поперечного сечения S = I/J = (4 А) / (2.5 А/мм²) = 1.6 мм²

Этому сечению соответствует диаметр провода 1.42 мм.

По изолированному медному проводу сечением 4 мм² проходит максимально допустимый ток 38 А (см. таблицу). Какова допустимая плотность тока? Чему равны допустимые плотности тока для медных проводов сечением 1, 10 и 16 мм²?

1). Допустимая плотность тока

J = I/S = 38 А / 4мм² = 9.5 А/мм².

2). Для сечения 1 мм² допустимая плотность тока (см. табл.)

J = I/S = 16 А / 1 мм² = 16 А/мм².

3). Для сечения 10 мм² допустимая плотность тока

J = 70 A / 10 мм² = 7.0 А/мм²

4). Для сечения 16 мм² допустимая плотность тока

J = I/S = 85 А / 16 мм² = 5.3 А/мм².

Допустимая плотность тока с увеличением сечения падает. Табл. действительна для электрических проводов с изоляцией класса В.

Задачи для самостоятельного решения

Через обмотку трансформатора должен протекать ток I = 4 А. Какое должно быть сечение обмоточного провода при допустимой плотности тока J = 2.5 А/мм²? (S = 1.6 мм²)

По проводу диаметром 0.3 мм проходит ток 100 мА. Какова плотность тока? (J = 1.415 А/мм²)

По обмотке электромагнита из изолированного провода диаметром

d = 2.26 мм (без учёта изоляции) проходит ток 10 А. Какова плотность

4. Обмотка трансформатора допускает плотность тока 2.5 А/мм². Ток в обмотке равен 15 А. Какое наименьшее сечение и диаметр может иметь круглый провод (без учёта изоляции)? (в мм²; 2.76 мм).

Как меняется сопротивление медной витой пары с ростом температуры? Слышал мнения, что для передачи данных и питания PoE это критично и потому ставить надо категорию 6А или 7. Хочу понять почему.

Сопротивление меди действительно меняется с температурой, но сначала нужно определиться, имеется ли в виду удельное электрическое сопротивление проводников (омическое сопротивление), что важно для питания по Ethernet, использующего постоянный ток, или же речь идет о сигналах в сетях передачи данных, и тогда мы говорим о вносимых потерях при распространении электромагнитной волны в среде витой пары и о зависимости затухания от температуры (и частоты, что не менее важно).

Удельное сопротивление меди

В международной системе СИ удельное сопротивление проводников измеряется в Ом∙м. В сфере ИТ чаще используется внесистемная размерность Ом∙мм 2 /м, более удобная для расчетов, поскольку сечения проводников обычно указаны в мм 2 . Величина 1 Ом∙мм 2 /м в миллион раз меньше 1 Ом∙м и характеризует удельное сопротивление вещества, однородный проводник из которого длиной 1 м и с площадью поперечного сечения 1 мм 2 дает сопротивление в 1 Ом.

Удельное сопротивление чистой электротехнической меди при 20°С составляет 0,0172 Ом∙мм 2 /м. В различных источниках можно встретить значения до 0,018 Ом∙мм 2 /м, что тоже может относиться к электротехнической меди. Значения варьируются в зависимости от обработки, которой подвергнут материал. Например, отжиг после вытягивания («волочения») проволоки уменьшает удельное сопротивление меди на несколько процентов, хотя проводится он в первую очередь ради изменения механических, а не электрических свойств.

Удельное сопротивление меди имеет непосредственное значение для реализации приложений питания по Ethernet. Лишь часть исходного постоянного тока, поданного в проводник, достигнет дальнего конца проводника – определенные потери по пути неизбежны. Так, например, PoE Type 1 требует, чтобы из 15,4 Вт, поданных источником, до запитываемого устройства на дальнем конце дошло не менее 12,95 Вт.

Удельное сопротивление меди изменяется с температурой, но для температур, характерных для сферы ИТ, эти изменения невелики. Изменение удельного сопротивления рассчитывается по формулам:

где ΔR – изменение удельного сопротивления, R – удельное сопротивление при температуре, принятой в качестве базового уровня (обычно 20°С), ΔT – градиент температур, α – температурный коэффициент удельного сопротивления для данного материала (размерность °С -1 ). В диапазоне от 0°С до 100°С для меди принят температурный коэффициент 0,004 °С -1 . Рассчитаем удельное сопротивление меди при 60°С.

R_60°С = R_20°С · (1 + α · (60°С — 20°С)) = 0,0172 · (1 + 0,004 · 40) ≈ 0,02 Ом∙мм 2 /м

Удельное сопротивление при увеличении температуры на 40°С возросло на 16%. При эксплуатации кабельных систем, разумеется, витая пара не должна находиться при высоких температурах, этого не следует допускать. При правильно спроектированной и установленной системе температура кабелей мало отличается от обычных 20°С, и тогда изменение удельного сопротивления будет невелико. По требованиям телекоммуникационных стандартов сопротивление медного проводника длиной 100 м в витой паре категорий 5e или 6 не должно превышать 9,38 Ом при 20°С. На практике производители с запасом вписываются в это значение, поэтому даже при температурах 25°С ÷ 30°С сопротивление медного проводника не превышает этого значения.

Затухание сигнала в витой паре / Вносимые потери

При распространении электромагнитной волны в среде медной витой пары часть ее энергии рассеивается по пути от ближнего конца к дальнему. Чем выше температура кабеля, тем сильнее затухает сигнал. На высоких частотах затухание сильнее, чем на низких, и для более высоких категорий допустимые пределы при тестировании вносимых потерь строже. При этом все предельные значения заданы для температуры 20°С. Если при 20°С исходный сигнал приходил на дальний конец сегмента длиной 100 м с уровнем мощности P, то при повышенных температурах такая мощность сигнала будет наблюдаться на более коротких расстояниях. Если необходимо обеспечить на выходе из сегмента ту же мощность сигнала, то либо придется устанавливать более короткий кабель (что не всегда возможно), либо выбирать марки кабелей с более низким затуханием.

Принято считать, что:

• Для экранированных кабелей при температурах выше 20°С изменение температуры на 1 градус приводит к изменению затухания на 0.2%
• Для всех типов кабелей и любых частот при температурах до 40°С изменение температуры на 1 градус приводит к изменению затухания на 0.4%
• Для всех типов кабелей и любых частот при температурах от 40°С до 60°С изменение температуры на 1 градус приводит к изменению затухания на 0.6%
• Для кабелей категории 3 может наблюдаться изменение затухания на уровне 1,5% на каждый градус Цельсия

Уже в начале 2000 гг. стандарт TIA/EIA-568-B.2 рекомендовал уменьшать максимально допустимую длину постоянной линии/канала категории 6, если кабель устанавливался в условиях повышенных температур, и чем выше температура, тем короче должен быть сегмент.

Если учесть, что потолок частот в категории 6А вдвое выше, чем в категории 6, температурные ограничения для таких систем будут еще жестче.

На сегодняшний день при реализации приложений PoE речь идет о максимум 1-гигабитных скоростях. Когда же используются 10-гигабитные приложения, питание по Ethernet не применяется, по крайней мере, пока. Так что в зависимости от ваших потребностей при изменении температуры вам нужно учитывать либо изменение удельного сопротивления меди, либо изменение затухания. Разумнее всего и в том, и в другом случае обеспечить кабелям нахождение при температурах, близких к 20°С.

Зависимость сопротивления металлов от температуры. Температурный коэффициент электрического сопротивления металлов

Таблица удельных сопротивлений проводников. Таблица удельных сопротивлений металлов.

Приведение R и Rx к 20 градусам Цельсия

Так как мой блог читают “дети”, то вначале пару слов про сопротивление изоляции и сопротивление постоянному току. Вроде и похожие вещи, но на деле абсолютно разные. В чем же их схожесть и различия.

Обмотка электрической машины или кабель имеет токопроводящую жилу покрытую изоляцией, которая защищает окружающих от тока и сам кабель или жилу от повреждения вследствие короткого замыкания. При измерении Rx (сопротивления изоляции) мы подаем постоянное напряжение мегаомметром на голую жилу и определяем отношение поданного напряжения к величине тока утечки. Чем хуже изоляция, тем значение Rx ближе к нулю и тем больший ток утечки. Тут вроде все логично. Ток утечки убегает через изоляцию и чем она хуже, тем ток больше. Если Вам все понятно, тогда вопрос: куда убегает ток при измерении сопротивления изоляции голой шины? Значение сопротивления изоляции обычно должно быть больше нормируемой величины, что будет говорить о том, что изоляция в порядке и не устарела, или другими словами — оборудование пригодно к работе.

Сопротивление постоянному току измеряется либо по схеме амперметр-вольтметр, либо с помощью специального прибора — микроомметра. Сопротивление измеряется как отношение разности напряжения на концах измеряемого участка к току на этом участке. Закон Ома, в общем. То есть чем ближе у нас величина сопротивления к нулю, тем лучше наш проводник проводит электрический ток. А если провод оборван, то значение сопротивления равно бесконечности. Значение сопротивления постоянному току обычно сравнивают с заводскими значениями и между собой. Если с течением времени значение резко изменяется в какую-либо сторону, стоит задуматься о возможном дефекте.

Значения сопротивления изоляции и сопротивления постоянному току для разного оборудования нормируется и описывается в технической документации и нормах испытания электрооборудования. Для каждого оборудования это своя величина и это отдельная тема, которая подробнее раскрывается в других материалах на сайте.

Порою, необходимо сравнивать полученные значения R или Rx, замеренные в ходе работы, с заводскими значениями. Так можно выявить изменение в большую или меньшую сторону, что будет давать возможность говорить о состоянии оборудования — пригодно оно для работы, или же мы становимся свидетелями зарождающегося дефекта. Загвоздка состоит в том, что сопротивление зависит от различных внешних условий. Поэтому сравниваемые величины необходимо привести к одному значению температуры. В советских паспортах на оборудование встречались заводские данные, приведенные к температурам 20 или 15 градусов цельсия. В случае с иностранным (китайским, европейским) оборудованием иногда приходится приводить к температуре в 75 градусов. Впервые казалось чем-то необычным, но потом привыкаешь и молча пересчитываешь.

Приведение сопротивления постоянному току к нужной температуре

Теперь непосредственно к формулам приведения к температуре. Значит, начнем с формул для приведения сопротивления постоянному току к требуемой величине. Смысл такой: сопротивления при разных температурах прямо пропорциональны величинам данных температур. Формула следующая:

R(t1)/R(t2)=(K+t1)/(K+t2)

K для меди равно 235, для Al — 245.

при приведении к 15 градусам для медного проводника, например:

R15=250*R(t2)/(235+t2)

Тут всё просто: при проведении замеров омиков, померял температуру, записал данные. Потом уже на базе за компом и кофе, или же сразу на объекте на мобилке, пересчитал и привел к заводским по этой формуле.

Пересчет сопротивления изоляции к требуемой температуре

Пересчет сопротивления изоляции в общем случае. Данное математическое упражнение не носит такой распространенный характер, как в случае с омиками. Для Rx обычно просто записывают значение в мегаомах или их производных и значение коэффициента абсорбции. Но раз есть методика, грех не упомянуть её. Значит замерили при температуре 21,7, а необходимо привести допустим к 30 градусам по Цельсию. На помощь приходит следующая формула:

Кроме возведения в степень, отличную от двух, в данной формуле трудность вызывает определение коэффициента альфа. Альфа — температурный коэффициент сопротивления. Данный коэффициент имеется как у проводников, так и у изоляционных материалов. Но в контексте данной статьи больший смысл будет иметь приведение значений альфа для материалов, из которых изготавливают изоляцию силовых машин.

Вот некоторые значения, которые удалось раздобыть из открытых источников. Перепроверьте перед употреблением.

Пересчет сопротивления изоляции кабельных линий. Если мы имеем дело с кабелями и нужно произвести пересчет сопротивления изоляции кабеля к требуемой температуре, то в заводских инструкциях или ГОСТах даются таблицы, где приводятся значения переводных коэффициентов. С помощью этих переводных коэффициентов можно пересчитать Rx к требуемой величине. Данные коэффициенты получаются опытным путем на заводе-изготовителе. Приведем данные из ГОСТ 3345-76. В котором описано, что R20=Rt*K. В данной таблице описываются кабели с изоляцией из полиэтилена, пропитанной бумаги и резины.

В таблице берется значение коэффициента, которое соответствует температуре, при которой производились измерения. И затем это значение умножается на значение сопротивления изоляции. В итоге получается величина Rx, приведенная к 20 градусам Цельсия. В данном госте описаны коэффициенты пересчета для диапазона температур от плюс 5 до 35 градусов по Цельсию. При других температурах потребуется использовать другие способы пересчета. Самый лучший вариант — это измерения при температуре, соответствующей заводским измерениям. Но это идеальный вариант и редко случается. А если Вам выдали разные протоколы и там везде двадцать градусов, то задумайтесь, а не обманывает ли Вас подрядчик.

Пересчет сопротивления изоляции силового трансформатора. В некоторых методиках проведения измерений на силовых трансформаторах присутствует коэффициент приведения сопротивления изоляции к требуемой температуре. Однако, здесь слоев меньше и знать нужно следующее: есть распространенные классы изоляции. Изоляция класса А и изоляция класса В. И для них справедливы следующие правила.

Rx класса А при снижении температуры на 10 градусов становится больше в 1,5 раза.

Rx класса В при увеличении температуры на 18 градусов становится меньше в 2,0 раза.

Справедливы и обратные утверждения. Для более наглядного представления, на примере изоляции класса А, введем коэффициент изменения Rx при изменении температуры и сведем эти данные в табличку.

В общем, существуют способы пересчета сопротивления изоляции электрооборудования к требуемой величине. В этом могут помочь формулы или таблицы, представленные в паспортах или ГОСТах на данное оборудование. В случае с таблицами, где приведены коэффициенты для пересчета, нужно внимательно смотреть к какому именно оборудованию относятся эти таблицы. Так как существуют нюансы, и всегда необходимо быть начеку. В конце желаю, чтобы у Вас всегда “омики бились”.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Температурный коэффициент сопротивления — Справочник химика 21

    УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ р И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ «I ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ [c.931]

    В СССР для изготовления термометров сопротивления применяют проволоку из чистой меди или платины, так как эти металлы имеют наибольший температурный коэффициент сопротивления и прямолинейную зависимость сопротивления от температуры в определенных температурных интервалах. [c.53]

    Температурный коэффициент сопротивления на Г С [c.387]

    УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ 9 И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ о ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ [c.932]

    УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Р И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ о СПЛАВОВ [c.935]

    Свойства сплавов системы свинец—натрий а — плавкость б — твердость в — температурный коэффициент сопротивления г — электросопротивление [c.274]

    Мп и 59—53% Си) пли другого сплава, стойкого на воздухе, обладающего достаточным сопротивлением и малым температурным коэффициентом сопротивления. [c.189]

    Тип Диапазон номинального сопротивления, кОм Температурный коэффициент сопротивления прн 20 С, % Наибольшая рабочая температура, «С, Мощность, не вызывающая разогревания, Вт Габариты, мм  [c.389]

    Детекторы предназначены для обнаружения и измерения концентрации и количества выходящих из хроматографической колонки компонентов анализируемой смеси. Они — неотъемлемая часть любой газохроматографической установки. Чаще всего применяют детектор по теплопроводности (катарометр), одна из конструкций которого в разрезе представлена на рис. 19. Катарометр — массивный блок из латуни или нержавеющей стали. В нем просверлены два канала (диаметр их 2—3 мм). В каналах коаксиально натянуты нагревательные элементы, равные по сопротивлению. В качестве материала для нагревательных элементов применяют вольфрамовые спирали нз проволоки диаметром 20 мк, платиновые нити диаметром 20, 30 и 50 мк, нити из золоченого вольфрама диаметром 8 и 20 мк, а также другие материалы с высоким температурным коэффициентом сопротивления. Один из каналов в блоке явЛяется измерительной ячейкой, другой — сравнительной ячейкой. [c.34]

    Термисторы обладают существенными преимуществами перед нитями накала меньше размеры, значительно большее сопротивление, отрицательный температурный коэффициент сопротивления. При этом сила тока, проходящего через термистор, 15—25 ма. Чувствительность его снижается с повышением температуры (при нагревании на каждые 30 град — в 2 раза), поэтому на низкотемпературном термисторе рекомендуется р аботать при температуре не выше 100° С. При более высокой температуре рекомендуется применять платиновые или вольфрамовые нити диаметром 5 мк или высокотемпературные термисторы (например КМТ-14). [c.246]

    Удельное сопротивление (при 8° С) меди рси » 0,0178 Ом-мм /м, алюминия рд1 0,0294 Ом-мм — /м, Температурный коэффициент сопротивления меди си 0,00445, алюминия ад1 0,00423. [c.279]

    В магниевом электролизере с нижним вводом анодов нагрузкой / = 90 кА установлено 7 анодных блоков шириной по 2300 мм, каждый из которых состоит из восьми графитиро-ванных электродов сечением 200 х 325 мм и обш,ей длиной I = = 2085 мм. Рабочая длина анодов I = 1400 мм. У анодов пяти средних блоков работают обе стороны. Удельное сопротивление графитированных электродов при 20 С р2 9,0 Ом х X мм м. Температурный коэффициент сопротивления графита [c.294]

    Термисторы можно рассматривать как полупроводники они отличаются от металлов высоким отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (около 4% на 1°С), примерно в десять раз превышающим положительный коэффициент металлов. [c.37]

    I 3) температурный коэффициент сопротивления отрицательный и с повышением температуры уменьшается при некоторой температуре- сопротивление материала перестает уменьшаться / 4) температурный коэффициент сопротивления тем меньше, чем крупнее материал, поэтому разница в сопротивлении разных материалов уменьшается с повышением температуры  [c.212]

    Температурный коэффициент сопротивления 10. (ГС)-  [c.386]

    Угольные столбы имеют отрицательный температурный коэффициент. сопротивления. Поэтому для устойчивой надежной работы угольных регуляторов нельзя допускать длительный нагрев угольных столбов выше указанных температур. Мощность рассеивания на угольных столбах можно увеличить только в том случае, если не достигнут верхний температурный предел а для этого необходимо применять обдув или охлаждение регулятора, увеличив ребристость его корпуса, или заменить в регуляторе фарфоровые [c.141]

    При измерениях существенным источником ошибок может быть непостоянство температуры. Как правило, в зонды для компенсации изменений сопротивления, связанных с изменением температуры, вводят два датчика — один находится в агрессивной среде, другой защищен от ее воздействия. Чтобы обеспечить влияние различий в температурных коэффициентах сопротивлений этих датчиков, рекомендуется изготовлять их из одного и того же металла. [c.114]

    При плохой теплопроводности среды ток, протекающий при изменении сопротивления, может привести к ошибочным результатам, особенно если материал датчика обладает большим температурным коэффициентом сопротивления, как, например, котельная сталь [24]. [c.114]

    Зависимость омического сопротивления проводника ог температуры Л = Л1[1 + 01( — )] Л, Л1—сопротивление проводника, ом, соответственно температурам г и t, °С а — температурный коэффициент сопротивления [c.18]

    Температурным коэффициентом сопротивления называется изменение сопротивления проволоки длиной 1 м, сечен11ем 1 мм- при изменепип температур ,1 проволоки на 1 К. [c.53]

    Типы термисто- ров Величина сопротивления при 20 С, ком Температурный коэффициент сопротивления. / а Допустимые значения измеряемых температур. Максимальная допустимая рабочая мощность, вГП  

Температурный коэффициент — Temperature coefficient

Параметр дифференциального уравнения в теплофизике

Температурный коэффициент описывает относительное изменение физического свойства, связанная с данным изменением температуры . Для свойства R, которое изменяется при изменении температуры на dT , температурный коэффициент α определяется следующим уравнением:

dррзнак равноαdТ{\ displaystyle {\ frac {dR} {R}} = \ alpha \, dT}

Здесь α имеет размерность обратной температуры и может выражаться, например, в 1 / K или K ^-1 .

Если сам температурный коэффициент не слишком сильно зависит от температуры и , линейное приближение будет полезно для оценки значения R свойства при температуре T , учитывая его значение R ₀ при эталонной температуре T ₀ :
αΔТ≪1{\ displaystyle \ alpha \ Delta T \ ll 1}

р(Т)знак равнор(Т0)(1+αΔТ),{\ Displaystyle R (T) = R (T_ {0}) (1+ \ альфа \ Delta T),}

где Δ T — разница между T и T ₀ .

Для сильно зависящей от температуры & alpha ; , это приближение полезно только для малых разностей температур Δ T .

Температурные коэффициенты указаны для различных применений, включая электрические и магнитные свойства материалов, а также реактивность. Температурный коэффициент большинства реакций составляет от -2 до 3.

Отрицательный температурный коэффициент

Большинство керамических материалов демонстрируют отрицательную температурную зависимость сопротивления. Этот эффект регулируется уравнением Аррениуса в широком диапазоне температур:

рзнак равноАеBТ{\ displaystyle R = Ae ^ {\ frac {B} {T}}}

где R — сопротивление, A и B — константы, а T — абсолютная температура (K).

Константа B связана с энергиями, необходимыми для образования и перемещения носителей заряда, ответственных за электрическую проводимость — следовательно, по мере увеличения значения B материал становится изолирующим. Практические и коммерческие резисторы NTC стремятся сочетать умеренное сопротивление со значением B , обеспечивающим хорошую чувствительность к температуре. Значение постоянной B настолько важно , что термисторы NTC можно охарактеризовать с помощью уравнения параметра B:

рзнак равнор∞еBТзнак равнор0е-BТ0еBТ{\ displaystyle R = r ^ {\ infty} e ^ {\ frac {B} {T}} = R_ {0} e ^ {- {\ frac {B} {T_ {0}}}} e ^ {\ гидроразрыв {B} {T}}}

где — сопротивление при температуре .
р0{\ displaystyle R_ {0}}Т0{\ displaystyle T_ {0}}

Следовательно, многие материалы, которые обеспечивают приемлемые значения, включают материалы, которые были легированы или обладают переменным отрицательным температурным коэффициентом (NTC), который возникает, когда физические свойства (такие как теплопроводность или удельное электрическое сопротивление ) материала снижаются с повышением температуры, обычно в определенный температурный диапазон. Для большинства материалов удельное электрическое сопротивление будет уменьшаться с повышением температуры.
р0{\ displaystyle R_ {0}}

Материалы с отрицательным температурным коэффициентом используются в напольном отоплении с 1971 года. Отрицательный температурный коэффициент позволяет избежать чрезмерного локального нагрева ковров, кресел- мешков , матрасов и т. Д., Которые могут повредить деревянные полы и в редких случаях вызвать возгорание.

Обратимый температурный коэффициент

Остаточная плотность магнитного потока или B _r изменяется с температурой, и это одна из важных характеристик характеристик магнита. В некоторых приложениях, таких как инерционные гироскопы и лампы бегущей волны (ЛБВ), требуется постоянное поле в широком диапазоне температур. Коэффициент обратимой температуры (РКИ) из B _R определяются следующим образом:

RTCзнак равно|ΔBр||Bр|ΔТ×100%{\ displaystyle {\ text {RTC}} = {\ frac {| \ Delta \ mathbf {B} _ {r} |} {| \ mathbf {B} _ {r} | \ Delta T}} \ times 100 \ %}

Чтобы удовлетворить эти требования, в конце 1970-х годов были разработаны магниты с температурной компенсацией. Для обычных магнитов SmCo , Б _г уменьшается с ростом температуры. И наоборот, для магнитов из GdCo B _r увеличивается с увеличением температуры в определенных температурных диапазонах. Комбинируя в сплаве самарий и гадолиний , температурный коэффициент можно снизить почти до нуля.

Электрическое сопротивление

Температурная зависимость электрического сопротивления и, следовательно, электронных устройств ( проводов , резисторов) должна приниматься во внимание при конструировании устройств и схем . Температурная зависимость проводников в значительной степени линейна и описывается следующим приближением.

ρ⁡(Т)знак равноρ0[1+α0(Т-Т0)]{\ displaystyle \ operatorname {\ rho} (T) = \ rho _ {0} \ left [1+ \ alpha _ {0} \ left (T-T_ {0} \ right) \ right]}

где

α0знак равно1ρ0[δρδТ]Тзнак равноТ0{\ displaystyle \ alpha _ {0} = {\ frac {1} {\ rho _ {0}}} \ left [{\ frac {\ delta \ rho} {\ delta T}} \ right] _ {T = Т_ {0}}}

ρ0{\ displaystyle \ rho _ {0}}просто соответствует удельному температурному коэффициенту сопротивления при заданном эталонном значении (обычно T = 0 ° C)

Однако в полупроводнике экспоненциально:

ρ⁡(Т)знак равноSαBТ{\ displaystyle \ operatorname {\ rho} (T) = S \ alpha ^ {\ frac {B} {T}}}

где определяется как площадь поперечного сечения, а — коэффициенты, определяющие форму функции и значение удельного сопротивления при заданной температуре.
S{\ displaystyle S}α{\ displaystyle \ alpha}б{\ displaystyle b}

Для обоих это называется температурным коэффициентом сопротивления.
α{\ displaystyle \ alpha}

Это свойство используется в таких устройствах, как термисторы.

Положительный температурный коэффициент сопротивления

С положительным температурным коэффициентом (PTC) относится к материалам , которые испытывают увеличение электрического сопротивления при повышении их температура. Материалы, которые имеют полезное инженерное применение, обычно показывают относительно быстрое повышение температуры, то есть более высокий коэффициент. Чем выше коэффициент, тем больше увеличивается электрическое сопротивление при заданном повышении температуры. Материал PTC может быть разработан для достижения максимальной температуры при заданном входном напряжении, поскольку в какой-то момент любое дальнейшее повышение температуры встретится с большим электрическим сопротивлением. В отличие от материалов с линейным резистивным нагревом или материалов NTC, материалы PTC по своей природе являются самоограничивающимися.

Некоторые материалы даже имеют экспоненциально увеличивающийся температурный коэффициент. Примером такого материала является каучук PTC .

Отрицательный температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент отрицательных (НКА) относится к материалам , которые испытывают снижение электрического сопротивления при повышении их температура. Материалы, которые имеют полезное инженерное применение, обычно показывают относительно быстрое снижение с температурой, то есть более низкий коэффициент. Чем ниже коэффициент, тем больше уменьшается электрическое сопротивление при заданном повышении температуры. Материалы NTC используются для создания ограничителей пускового тока (поскольку они имеют более высокое начальное сопротивление, пока ограничитель тока не достигнет температуры покоя), датчиков температуры и термисторов .

Отрицательный температурный коэффициент сопротивления полупроводника

Повышение температуры полупроводникового материала приводит к увеличению концентрации носителей заряда. Это приводит к большему количеству носителей заряда, доступных для рекомбинации, что увеличивает проводимость полупроводника. Увеличивающаяся проводимость вызывает уменьшение удельного сопротивления полупроводникового материала с повышением температуры, что приводит к отрицательному температурному коэффициенту сопротивления.

Температурный коэффициент упругости

Модуль упругости эластичных материалов меняется с температурой, обычно снижаясь с повышением температуры.

Температурный коэффициент реактивности

В ядерной технике температурный коэффициент реактивности является мерой изменения реактивности (приводящей к изменению мощности), вызванного изменением температуры компонентов реактора или теплоносителя реактора. Это можно определить как

αТзнак равно∂ρ∂Т{\ displaystyle \ alpha _ {T} = {\ frac {\ partial \ rho} {\ partial T}}}

Там , где это реакционная способность и Т является температура. Это соотношение показывает, что это значение частного дифференциала реактивности по отношению к температуре и называется «температурным коэффициентом реактивности». В результате температурная обратная связь, обеспечиваемая устройством, имеет интуитивно понятное приложение для пассивной ядерной безопасности . Отрицательный результат широко упоминается как важный для безопасности реактора, но большие колебания температуры в реальных реакторах (в отличие от теоретического гомогенного реактора) ограничивают возможность использования единственной метрики в качестве маркера безопасности реактора.
ρ{\ displaystyle \ rho}αТ{\ displaystyle \ alpha _ {T}}αТ{\ displaystyle \ alpha _ {T}}αТ{\ displaystyle \ alpha _ {T}}

В ядерных реакторах с водяным замедлителем основная часть изменений реактивности в зависимости от температуры вызывается изменениями температуры воды. Однако каждый элемент активной зоны имеет определенный температурный коэффициент реактивности (например, топливо или оболочка). Механизмы, управляющие температурными коэффициентами реактивности топлива, отличаются от температурных коэффициентов воды. Хотя вода расширяется при повышении температуры, увеличивая время прохождения нейтронов во время замедления , топливный материал не будет заметно расширяться. Изменения реактивности топлива из-за температуры происходят из-за явления, известного как доплеровское уширение , когда резонансное поглощение быстрых нейтронов в материале топливного наполнителя предотвращает термализацию (замедление) этих нейтронов.

Математический вывод аппроксимации температурного коэффициента

В более общем виде дифференциальный закон температурных коэффициентов имеет вид:

dрdТзнак равноαр{\ displaystyle {\ frac {dR} {dT}} = \ alpha \, R}

Где определяется:

р0знак равнор(Т0){\ displaystyle R_ {0} = R (T_ {0})}

И не зависит от .
α{\ displaystyle \ alpha}Т{\ displaystyle T}

Интегрируя дифференциальный закон температурных коэффициентов:

∫р0р(Т)dррзнак равно∫Т0ТαdТ ⇒ пер⁡(р)|р0р(Т)знак равноα(Т-Т0) ⇒ пер⁡(р(Т)р0)знак равноα(Т-Т0) ⇒ р(Т)знак равнор0еα(Т-Т0){\ displaystyle \ int _ {R_ {0}} ^ {R (T)} {\ frac {dR} {R}} = \ int _ {T_ {0}} ^ {T} \ alpha \, dT ~ \ Стрелка вправо ~ \ ln (R) {\ Bigg \ vert} _ {R_ {0}} ^ {R (T)} = \ alpha (T-T_ {0}) ~ \ Rightarrow ~ \ ln \ left ({\ frac {R (T)} {R_ {0}}} \ right) = \ alpha (T-T_ {0}) ~ \ Rightarrow ~ R (T) = R_ {0} e ^ {\ alpha (T-T_ { 0})}}

Применение приближения ряда Тейлора в первом порядке вблизи от приводит к:
Т0{\ displaystyle T_ {0}}

р(Т)знак равнор0(1+α(Т-Т0)){\ Displaystyle R (T) = R_ {0} (1+ \ альфа (T-T_ {0}))}

Единицы

Тепловой коэффициент электрической цепи частей иногда определяется как ппм / ° C , или частей на миллион / K . Это определяет долю (выраженную в миллионных долях), на которую его электрические характеристики будут отклоняться при повышении температуры выше или ниже рабочей температуры .

Ссылки

Библиография

Таблица удельного сопротивления

.

Удельное сопротивление и проводимость — температурные коэффициенты для обычных материалов

Удельное сопротивление равно

• электрическое сопротивление единичного куба материала, измеренное между противоположными гранями куба

Калькулятор сопротивления электрического проводника

Этот калькулятор можно использовать для рассчитать электрическое сопротивление проводника.

Коэффициент удельного сопротивления (Ом · м) (значение по умолчанию для меди)

Площадь поперечного сечения проводника (мм ² ) — Калибр провода AWG

¹⁾ Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от наличия примесей в материале.

^{2 )} Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от температуры материала.Приведенная выше таблица основана на эталоне 20 ^o C.

Электрическое сопротивление в проводе

Электрическое сопротивление провода больше для более длинного провода и меньше для провода с большей площадью поперечного сечения. Сопротивление зависит от материала, из которого оно изготовлено, и может быть выражено как:

R = ρ L / A (1)

, где

R = сопротивление (Ом, ). Ω )

ρ = коэффициент удельного сопротивления (Ом · м, Ом · м)

L = длина провода (м)

A = площадь поперечного сечения провода (м ² )

Фактором сопротивления, учитывающим природу материала, является удельное сопротивление.Поскольку он зависит от температуры, его можно использовать для расчета сопротивления провода заданной геометрии при различных температурах.

Обратное сопротивление называется проводимостью и может быть выражено как:

σ = 1 / ρ (2)

, где

σ = проводимость (1 / Ом · м)

Пример — сопротивление алюминиевого провода

Сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 мм ² можно рассчитать как

R = (2.65 10 ^-8 Ом м) (10 м) / ((3 мм ² ) (10 ^-6 м ² / мм ² ))

= 0,09 Ом

Сопротивление

Электрическое сопротивление компонента схемы или устройства определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току:

R = U / I (3)

где

R = сопротивление (Ом)

U = напряжение (В)

I = ток (A)

Закон Ома

Если сопротивление является постоянным более значительным диапазон напряжения, затем закон Ома,

I = U / R (4)

можно использовать для прогнозирования поведения материала.

Удельное сопротивление в зависимости от температуры

Изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры можно рассчитать как

dρ = ρ α dt (5)

где

dρ = изменение удельного сопротивления ( Ом м ² / м)

α = температурный коэффициент (1/ ^o C)

dt = изменение температуры ( ^o C)

Пример — изменение удельного сопротивления

Алюминий с удельным сопротивлением 2.65 x 10 ^-8 Ом · м ² / м нагревается от 20 ^o C до 100 ^o C . Температурный коэффициент для алюминия составляет 3,8 x 10 ^-3 1/ ^o C . Изменение удельного сопротивления можно рассчитать как

dρ = (2,65 10 ^-8 Ом · м ² / м) (3,8 10 ^-3 1/ ^o C) ((100 ^o C) — (20 ^o C))

= 0.8 10 ^-8 Ом м ² / м

Окончательное удельное сопротивление можно рассчитать как

ρ = (2,65 10 ^-8 Ом м ² / м) + (0,8 10 ^-8 Ом м ² / м)

= 3,45 10 ^-8 Ом м ² / м

Калькулятор коэффициента удельного сопротивления в зависимости от температуры

использоваться для расчета удельного сопротивления материала проводника в зависимости оттемпература.

ρ — Коэффициент удельного сопротивления (10 ^-8 Ом м ² / м)

α — Температурный коэффициент (10 ^-3 1/ ^o C)

dt — изменение температуры ( ^o C)

Сопротивление и температура

Для большинства материалов электрическое сопротивление увеличивается с температурой.Изменение сопротивления можно выразить как

dR / R _с = α dT (6)

, где

dR = изменение сопротивления (Ом)

_с = стандартное сопротивление согласно справочным таблицам (Ом)

α = температурный коэффициент сопротивления ( ^o C ^-1 )

dT = изменение температура от эталонной температуры ( ^o C, K)

(5) может быть изменена на:

dR = α dT R _s (6b)

«Температурный коэффициент сопротивления» — α — материала — это увеличение сопротивления резистора 1 Ом из этого материала при повышении температуры 9 0013 1 ^o С .

Пример — сопротивление медной проволоки в жаркую погоду

Медная проволока с сопротивлением 0,5 кОм при нормальной рабочей температуре 20 ^o C в жаркую солнечную погоду нагревается до 80 ^o C . Температурный коэффициент для меди составляет 4,29 x 10 ^-3 (1/ ^o C) , а изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( 4,29 x 10 ^-3 1/ ^o C) ((80 ^o C) — (20 ^o C) ) (0.5 кОм)

= 0,13 (кОм)

Результирующее сопротивление для медного провода в жаркую погоду будет

R = (0,5 кОм) + (0,13 кОм)

= 0,63 ( кОм)

= 630 (Ом)

Пример — сопротивление углеродного резистора при изменении температуры

Угольный резистор с сопротивлением 1 кОм при температуре 20 ^o C нагревается до 120 ^o С .Температурный коэффициент для углерода отрицательный. -4,8 x 10 ^-4 (1/ ^o C) — сопротивление снижается с повышением температуры.

Изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( -4,8 x 10 ^-4 1/ ^o C) ((120 ^o C) — (20 ^o C) ) (1 кОм)

= — 0,048 (кОм)

Результирующее сопротивление для резистора будет

R = (1 кОм) — (0.048 кОм)

= 0,952 (кОм)

= 952 (Ом)

Калькулятор сопротивления в зависимости от температуры

Этот счетчик можно использовать для расчета сопротивления в проводнике в зависимости от температуры.

R _с — сопротивление (10 ³ (Ом)

α — температурный коэффициент (10 ^-3 1/ ^o C)

dt — Изменение температуры ( ^o C)

Температурные поправочные коэффициенты для сопротивления проводника

900

.

Температурный коэффициент сопротивления | Примечания по электронике

Подробная информация о температурном коэффициенте сопротивления, формула и расчеты, а также таблица распространенных материалов.

Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Удельное сопротивление
Таблица удельного сопротивления для обычных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов
Калькулятор параллельных резисторов

Сопротивление и удельное электрическое сопротивление всех материалов зависит от температуры.

Изменение электрического сопротивления влияет на электрические и электронные цепи. В некоторых это может привести к значительным изменениям. В результате температурный коэффициент сопротивления является важным параметром для многих приложений.

Вследствие его важности температурный коэффициент сопротивления указан для материалов, широко распространенные материалы широко доступны.

Внизу страницы находится таблица температурных коэффициентов сопротивления для многих распространенных материалов, используемых в электротехнической и электронной промышленности.

Температурный коэффициент сопротивления: основы

Есть две основные причины, по которым сопротивление материалов зависит от температуры.

Один эффект возникает из-за количества столкновений между носителями заряда и атомами в материале. По мере увеличения температуры увеличивается количество столкновений, и поэтому можно представить себе, что сопротивление будет незначительно увеличиваться с увеличением температуры.

Это может быть не всегда, потому что некоторые материалы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления.Это может быть вызвано тем, что с повышением температуры высвобождаются дополнительные носители заряда, что приводит к снижению сопротивления с температурой. Как и следовало ожидать, этот эффект часто наблюдается в полупроводниковых материалах.

При рассмотрении температурной зависимости сопротивления обычно предполагается, что температурный коэффициент сопротивления подчиняется линейному закону. Это имеет место при комнатной температуре, а также для металлов и многих других материалов. Однако было обнаружено, что эффекты сопротивления, возникающие в результате количества столкновений, не всегда постоянны, особенно при очень низких температурах для этих материалов.

Было показано, что удельное сопротивление обратно пропорционально длине свободного пробега между столкновениями, то есть это приводит к увеличению удельного сопротивления / сопротивления с повышением температуры. Для температур выше примерно 15 ° К (то есть выше абсолютного нуля) это ограничено тепловыми колебаниями атомов, и это дает линейную область, которая нам знакома. Ниже этой температуры сопротивление ограничено примесями и доступными носителями.

График сопротивления

Температурный коэффициент формулы сопротивления

Сопротивление проводника при любой заданной температуре можно рассчитать, зная температуру, температурный коэффициент сопротивления, сопротивление при стандартной температуре и рабочую температуру.Формулу этой зависимости сопротивления от температуры в общих чертах можно выразить как:

Где
R = сопротивление при температуре, T
R _ref = сопротивление при температуре Tref
α = температурный коэффициент сопротивления материала
T = температура материала в ° C
T _ref = — эталонная температура, для которой указан температурный коэффициент.

Температурный коэффициент сопротивления обычно стандартизован для температуры 20 ° C.Эта температура обычно считается нормальной «комнатной температурой». В результате это обычно учитывается в формуле для температурного коэффициента сопротивления:

Где
R ₂₀ = сопротивление при 20 ° C
α ₂₀ — температурный коэффициент сопротивления при 20 ° C

Температурный коэффициент сопротивления таблица

В таблице ниже приведены температурные коэффициенты сопротивления для различных веществ, включая температурный коэффициент сопротивления меди, а также температурный коэффициент сопротивления алюминия и многих других материалов.

Видно, что большинство материалов, но не те, которые широко используются в электротехнической и электронной промышленности, имеют температурный коэффициент сопротивления приблизительно от 30 до 50 x 10 ^-4 , за исключением полупроводников, которые сильно различаются.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение
ток
Сопротивление
Емкость
Мощность
Трансформеры
RF шум
Децибел, дБ
Q, добротность

Вернуться в меню «Основные понятия». . .

.

Температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент сопротивления

НАЗНАЧЕНИЕ:

Чтобы исследовать изменение сопротивления
моток проволоки как температура
катушка поменяна.

В ЧЕМ ТОЧКА?

Чтобы увидеть, что сопротивление действительно меняется с температурой,
и получить некоторое представление о масштабах этого изменения
для типичного проводника.

ИСТОРИЯ ЧТЕНИЯ:

Катнелл и Джонсон 20.3. Обратите внимание на уравнение 20.5.

КОНТРОЛЬНЫЙ СПИСОК ЭКСПЕРИМЕНТОВ

1. Настроить оборудование (стакан, мешалка, источник питания)
2. Подготовьте программное обеспечение Logger Pro для сбора данных
3. Измерьте сопротивление и разницу температур
   по мере того, как вода нагревается от комнатной до почти кипящей
4. Сохранить данные этого прогона
5. Измерьте сопротивление и разницу температур
   как вода потом остывает
6. Сохранить данные этого прогона
7. Построить графики зависимости сопротивления от разницы температур
   за каждый прогон; провести прямую к соответствующим данным на
   каждый график
8. Используйте параметры линейной аппроксимации для расчета
   температурный коэффициент меди

ТЕОРИЯ:

Когда существует разность потенциалов V на
длины металлического проводника наблюдается, что
в проводнике текут отрицательные заряды,
от низкого до высокого электрического потенциала из-за электрического
поле, связанное с разностью потенциалов.Поток заряда, называемый током I , считается
положительный
в направлении движения положительные заряды под действием электрического поля.
В реальной жизни во многих электрических цепях используются токи, вызванные
движения электронов, имеющих отрицательный заряд;
следовательно, действительное направление движения заряженных частиц
проходит против по направлению тока.
Наблюдается линейная зависимость между током
через и разность потенциалов на
дирижер.Эта связь, называемая законом Ома,
часто указывается как

             V = I * R
 

но также может быть записано как

                  V
             R = --- (1)
                  я
 

где R
это
сопротивление в Ом:

                  1 вольт
          1 Ом = ---------
                  1 ампер
 

Для проводника с одинаковым поперечным сечением (например, проволоки или стержня)
можно рассчитать сопротивление по свойствам материала:

                   rho * L
              R = --------- (2)
                    площадь
 

где

              rho = удельное сопротивление материала (Ом-метры)
              L = длина проводника (метры)
              area = площадь поперечного сечения (метры * метры)

 

Для большинства материалов удельное сопротивление изменяется с температурой.Если диапазон температур не слишком велик, удельное сопротивление будет линейным.
функция температуры, T , и может быть выражена как

            rho (T) = rho (T0) * [1 + a (T - T0)] (3)
 

где

           T0 = ​​эталонная температура (градусы Цельсия)
           T = интересующая температура (градусы Цельсия)
           rho (T0) = удельное сопротивление при эталонной температуре (Ом-метры)
           rho (T) = удельное сопротивление при интересующей температуре (Ом-метры)
           a = температурный коэффициент удельного сопротивления (1 / градус Цельсия)
 

Когда a
сведены в таблицы для нескольких различных материалов,
как и в вашем учебнике, эталонная температура
обычно 20 С.В этом эксперименте мы будем использовать то же значение.

При изменении температуры проводника его сопротивление изменяется из-за

• температурная зависимость удельного сопротивления
• тепловое расширение проводника

Для меди, которую вы будете использовать в этом эксперименте,
эффекты теплового расширения больше
чем в 200 раз меньше, чем влияние изменения удельного сопротивления.
Мы можем полностью игнорировать эффекты теплового расширения.
в этом эксперименте
учитывая точность наших измерительных приборов.Поскольку только изменение
сопротивление материала важно,
общее сопротивление проводника имеет аналогичную зависимость
по температуре:

            R (T) = R (T0) * [1 + a (T - T0)]

                   = R (T0) + R (T0) * a * (T - T0) (4)
 

где

           T0 = ​​эталонная температура (градусы Цельсия)
           T = интересующая температура (градусы Цельсия)
           R (T0) = сопротивление при эталонной температуре (Ом)
           R (T) = сопротивление при интересующей температуре (Ом)
           a = температурный коэффициент удельного сопротивления (1 / градус Цельсия)
 

Температурный коэффициент a такой же, как
указанное выше для удельного сопротивления.

Если сопротивление проводника измеряется на нескольких разных
температуры, график данных
будет линейным с наклоном
А * Р (Т0)
и вертикальная точка пересечения в T0 R (T0).

ПРОЦЕДУРА:

Меры предосторожности:

Не прикасайтесь к горячим частям устройства!

В этом эксперименте вы определите сопротивление
катушка медной проволоки, пока ее
температура варьируется от комнатной до температуры, близкой к температуре кипения.Сопротивление будет
рассчитывается на основе измерения потенциала
разность катушки и измерение
ток, проходящий через катушку.
Разность потенциалов и температура будут равны
автоматически измеряется компьютером через датчики
подключен к интерфейсу.
Ток будет подаваться от источника постоянного тока.
(источник питания постоянного тока) и измеряется с помощью
цифровой мультиметр.

1. Налейте в стакан примерно 200 мл водопроводной воды.
   и поместите его на нагревательную пластину.Установите на место колпачок, удерживающий резистор и датчик температуры.
   убедившись, что резистор и датчик температуры
   (находится на конце зонда)
   находятся рядом друг с другом и достаточно погружены в воду.

2. Температурный зонд измеряет температуру воды.
   Температура змеевика будет такой же, как и температура
   воды, предполагая, что она остается в тепловом равновесии с
   вода.
   Включите и настройте магнитную мешалку на скорость, которая будет
   правильно перемешивайте воду, пока она нагревается, не создавая турбулентности.
3. Включите питание. Убедитесь, что цифровой мультиметр
   настроен на чтение постоянного тока.

   Персонал склада должен установить для вас источник питания,
   поэтому вам не придется вносить какие-либо корректировки.
   Однако, если он был отрегулирован неправильно, вам может потребоваться
   настройте элементы управления следующим образом:

   • поверните все ручки до упора против часовой стрелки (до нуля)
   • поверните ручку верхнего напряжения примерно на 1/2 оборота по часовой стрелке.
     (так что маленькая белая линия на ручке переместится примерно на 12 часов)
   • медленно поверните ручку «точной настройки» (крайняя левая) по часовой стрелке,
     пока вы смотрите на дисплей мультиметра
   • Остановитесь, когда дисплей мультиметра покажет около 80.При этой настройке единицами измерения дисплея являются миллиампера,
     так что ток будет около 80 миллиампер.

   В
   индикатор постоянного тока (красный свет) должен гореть
   переднюю панель блока питания. Если горит зеленый свет,
   ваша схема получает постоянное напряжение , а не постоянное
   текущий ; попросите вашего лаборанта исправить ситуацию.

4. Найдите на рабочем столе папку с надписью
   Experiments ; внутри вы должны найти предмет под названием
   Сопротивление vs.Температура.
   Используйте его, чтобы запустить приложение, которое считывает показания датчиков.

   Датчики должны были быть установлены персоналом склада.
   На всякий случай их нужно настроить:

   1. В меню выберите «Настройка», затем «Датчики».
   2. Щелкните Ch2 и установите датчик на «Raw Voltage»,
      в диапазоне 0-5 Вольт.
   3. Щелкните Ch3 и выберите «Температура нержавеющей стали».
      из сенсорного меню.

   Вы можете увидеть сообщение об ошибке «Конфликт датчика».Исправьте
   Датчик Ch2 в раскрывающемся меню справа для выбора
   «Raw Voltage, 0-5V», затем нажмите «OK». Сообщение об ошибке должно исчезнуть.

Вы должны рассчитать значения

• (T — T0) , где T0 — эталонная температура
  (обычно комнатная температура, около 20-25 градусов Цельсия)
• сопротивление R (T) как функция температуры

Программа Logger Pro должна быть настроена для этого.
экспериментируйте, когда начинаете.Вам потребуется всего лишь две небольшие корректировки значений по умолчанию.

5. Датчики будут измерять температуру, T , но вы
   необходимо использовать разницу температур, T — T0 , в вашем
   анализ. Итак, создайте новый столбец данных для «Разница температур»:
   • В меню выберите Данные , Новый столбец , затем
     Формула.
   • Заполните Опции (длинное имя, короткое имя и единицы измерения)
     по разнице температур.
   • Выберите Определение , чтобы построить уравнение для расчета
     (Т — Т0) .
     Имена переменных из предыдущего
     столбцы в электронной таблице перечислены в разделе «Переменные ».
     Обратите внимание, что определяющее уравнение
     не используйте знак равенства, а имена переменных заключаются в кавычки.
     Вы должны построить такую ​​запись: «Температура» -20.0.
6. Во-вторых, вам может потребоваться немного изменить используемую формулу
   для расчета сопротивления.
   • Проверьте показания мультиметром тока через
     цепь. Он покажет ток в миллиамперах, который
     должно быть около 80 мА.
   • Найдите столбец данных под названием Resistance . выберите
     Изменить столбец .
   • Выберите Определение : оно должно включать
     уравнение для расчета R (T) .
     Ваша запись должна выглядеть примерно так: «Potential» /0.080
     Знаменатель должен быть текущим через ваш
     цепь, измеряемая в амперах (не миллиамперах).Если ваш текущий ток не совсем равен значению в знаменателе,
     измените уравнение так, чтобы оно содержало ваш фактический ток в амперах.

На этом этапе вы должны увидеть Красный Собрать
кнопка в верхней части экрана рядом с элементами управления меню
File, Edit, и т. Д. Если вы не видите , соберите
кнопку, затем Сохранить текущий сеанс в файл на диске,
затем выйдите и перезапустите Logger Pro .Это известная ошибка 🙁

Сбор данных, цикл №1 (резистор нагревается)

1. Включите нагреватель на настройку 5, чтобы начать нагревание воды.
   Подождите примерно одну минуту, чтобы
   изменение температуры воды идет полным ходом.
   Начните сбор данных, щелкнув значок
   Собрать кнопку , или выбрав (из меню) Эксперимент,
   затем Сбор данных .
2. Через 10–12 минут температура воды должна
   достигать примерно 35 градусов по Цельсию.Хороший момент, чтобы остановиться.
   Кнопка Stop будет
   при необходимости завершить сбор данных раньше указанного времени.
   Не позволяйте воде нагреваться выше 50 градусов C!

Сбор данных, цикл №2 (резистор остывает)

1. Не трогайте горячие предметы!
2. Выключите огонь.
3. Подождите 3 минуты, чтобы вода начала остывать.
4. Поскольку процесс охлаждения медленнее, чем процесс нагрева,
   уменьшите частоту дискретизации примерно до четверти предыдущего значения.
5. Снимайте данные за период примерно 20 минут.
6. Если аппарат можно отрегулировать так, чтобы
   зазор между стаканом и крышкой (при сохранении резистора
   и датчик температуры погружен),
   температура будет падать быстрее.
7. Получите еще один набор данных, пока вода (и резистор) остынет.

ГРАФИКА

Вы должны построить графики зависимости сопротивления от температуры.
Создайте отдельные графики для процессов разогрева и охлаждения.Вы можете использовать компьютерные графики в своем отчете для этого
lab, или вы можете нарисовать их вручную.

Если вы хотите построить графики на компьютере, вы можете сделать это в
программа Logger Pro . Иметь ввиду:

• Не позволять компьютеру «соединять точки»
  (неудачная настройка по умолчанию). Постройте свой
  данные с использованием «точечных протекторов».
• Щелчок по метке оси позволяет построить график другой переменной.
• Оси можно масштабировать автоматически или вручную;
  дважды щелкните по оси графика, чтобы изменить масштаб или диапазон.Выберите лимиты, подходящие для ваших данных.
• Возможна подгонка по кривой.
• Графики можно распечатать на принтерах в лаборатории.

  Вы также можете экспортировать свой набор данных в другую программу и сделать
  сюжеты с ней, если хотите.
  Вам следует подумать о сохранении каждого «прогона» на дискету.
  Не сохраняйте файл на компьютере
  жесткий диск.
  Сохранить как создает файл, который впоследствии может быть открыт в Logger Pro

  Данные могут быть экспортированы в виде текстового файла для использования в других приложениях.Лучший способ сделать это — вырезать и вставить:
  щелкните любую запись в области таблицы данных в Logger Pro,
  затем «Выбрать все» и «Копировать» в меню «Правка».
  Откройте другую программу (например, Excel или Блокнот )
  и «Вставить» в него столбцы данных.

  Команда Logger Pro Export должна произвести хорошее
  простой текстовый файл ASCII со всеми данными … но он появляется
  игнорировать некоторые столбцы данных!

  АНАЛИЗ:
  

  Составьте график сопротивления vs.температура на линейной миллиметровой бумаге.
  Подведите линию к данным на этом графике,
  желательно с какой-нибудь компьютерной программой, которая производит метод наименьших квадратов
  подходят с использованием множества точек данных.
  От наклона этой линии и ее вертикального пересечения на отметке T0 ,
  определить R (T0) и температурный коэффициент
  удельное сопротивление a .
  В своем отчете вы должны
  сравните свое значение для a
  с тем, что есть в вашем учебнике.
  Между этими значениями должно быть близкое соответствие,
  но могут возникнуть небольшие различия.Для повышения механической прочности
  провод,
  медь обычно легирована небольшими количествами других металлов.
  Температурные коэффициенты удельного сопротивления для этих других
  материалы аналогичны материалам для меди.

  Рассчитайте температуру, при которой сопротивление равно нулю,
  предполагая, что линейная зависимость
  вы нашли, остается действительным для расширенных диапазонов температур.
  Прокомментируйте это значение — как оно соотносится со значением
  «Абсолютного нуля», цитируемого в вашем учебнике?

  ---

  
  Последнее изменение 01/12/2004, автор: MWR
  

.