het effect van de temperatuur op weerstand in metalen

Temperatuur beïnvloedt de weerstand van metalen aanzienlijk. Deze relatie wordt voornamelijk geregeld door het volgende:

1. Verhoogde temperatuur, verhoogde weerstand: Voor de meeste metalen neemt de weerstand toe naarmate de temperatuur stijgt . Dit komt omdat:

* Verhoogde thermische trillingen: Naarmate de temperatuur toeneemt, trillen atomen in het metalen rooster krachtiger. Deze verhoogde beweging maakt het voor elektronen moeilijker om vrij door het materiaal te stromen, waardoor de weerstand toeneemt.

* Elektronenverstrooiing: Trillende atomen fungeren als obstakels voor het verplaatsen van elektronen, waardoor ze vaker verspreiden, waardoor hun totale beweging wordt belemmerd en de weerstand toeneemt.

2. Lineaire relatie: Voor de meeste metalen binnen een matig temperatuurbereik is de verandering in weerstand ongeveer lineair met de temperatuurverandering. Dit betekent dat de weerstand evenredig toeneemt met de toename van de temperatuur.

3. Weerstand: De relatie tussen temperatuur en weerstand kan worden uitgedrukt met behulp van het concept van weerstand (ρ) , wat een materiaaleigenschap is die zijn weerstand tegen elektrische stroom kwantificeert. Voor metalen neemt de weerstand meestal lineair toe met de temperatuur, zoals uitgedrukt door de volgende vergelijking:

ρ (t) =ρ (t₀) [1 + α (t - t₀)]

Waar:

* ρ (t) is de weerstand bij temperatuur T

* ρ (t₀) is de weerstand bij een referentietemperatuur T₀ (meestal 20 ° C)

* α is de temperatuurcoëfficiënt van weerstandscoëfficiënt (een materiële eigenschap)

* T is de temperatuur in ° C

4. Uitzonderingen:

* Sommige metalen, zoals Nichrome (NICR -legering), hebben een veel kleinere weerstandscoëfficiënt (α) in vergelijking met pure metalen , wat betekent dat hun weerstand minder aanzienlijk verandert met de temperatuur. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen zoals verwarmingselementen.

* Bij zeer lage temperaturen (in de buurt van absolute nul) vertonen sommige metalen Supergeleiding **, waar hun weerstand daalt tot nul, waardoor de stroom mogelijk is zonder energverlies.

Samenvattend:

* Voor de meeste metalen neemt de weerstand toe met de temperatuur als gevolg van verhoogde thermische trillingen en elektronenverstrooiing.

* Deze relatie is over het algemeen lineair binnen een matig temperatuurbereik.

* Weerstand kan worden gebruikt om de temperatuurafhankelijke weerstand van een materiaal te kwantificeren.

* Sommige metalen, zoals Nichrome, hebben een kleinere weerstandscoëfficiënt, waardoor ze nuttig zijn voor specifieke toepassingen.

* Bij extreem lage temperaturen worden sommige metalen supergeleidend en vertonen ze nulweerstand.

Inzicht in de relatie tussen temperatuur en weerstand is cruciaal in verschillende toepassingen, waaronder:

* Ontwerp van elektrische circuits: Het overwegen van temperatuureffecten op weerstand is van vitaal belang voor het waarborgen van de juiste circuitbediening onder verschillende omstandigheden.

* Temperatuurdetectie: Thermistors, die weerstanden zijn met temperatuurafhankelijke weerstand, worden veel gebruikt in temperatuurdetectietoepassingen.

* Materiaalwetenschap: Het bestuderen van de temperatuurafhankelijkheid van resistentie helpt de fysieke eigenschappen van materialen te begrijpen en nieuwe materialen te ontwikkelen met de gewenste kenmerken.