Comment la résistance d'un conducteur dépend-elle de la température?
Les métaux
Comment la température affecte-t-elle les métaux? Pour découvrir cette dépendance, une expérience a été réalisée: une batterie, un ampèremètre, un fil et une torche sont reliés entre eux à l'aide de fils. Ensuite, vous devez mesurer le courant dans le circuit. Après avoir pris les mesures, vous devez amener le brûleur au fil et le chauffer. Lorsque le fil est chauffé, on voit que la résistance augmente et que la conductivité du métal diminue.
où:
- Fil métallique
- La batterie
- Ampèremètre
La dépendance est indiquée et justifiée par les formules:
De ces formules, il résulte que R du conducteur est déterminé par la formule:
Un exemple de la dépendance de la résistance du métal à la température est fourni dans la vidéo:
Il est également nécessaire de prêter attention à une propriété telle que la supraconductivité. Si les conditions environnementales sont normales, les conducteurs, lorsqu'ils sont refroidis, réduisent leur résistance. Le graphique ci-dessous montre comment la température et la résistivité du mercure dépendent.
La supraconductivité est un phénomène qui se produit lorsqu'un matériau atteint une température critique (Kelvin plus proche de zéro), à laquelle la résistance diminue fortement jusqu'à zéro.
Gaz
Les gaz jouent le rôle de diélectrique et ne peuvent pas conduire de courant électrique. Et pour qu'il se forme, des transporteurs de charge sont nécessaires. Les ions agissent dans leur rôle, et ils surviennent en raison de l'influence de facteurs externes.
La dépendance peut être considérée comme un exemple. Pour l'expérience, la même conception est utilisée que dans l'expérience précédente, seuls les conducteurs sont remplacés par des plaques métalliques. Il devrait y avoir un petit espace entre eux. L'ampèremètre doit indiquer un manque de courant. Lorsque vous placez le brûleur entre les plaques, l'appareil indique le courant qui traverse le milieu gazeux.
Ci-dessous est un graphique de la caractéristique courant-tension d'une décharge de gaz, où l'on voit que l'augmentation de l'ionisation au stade initial augmente, puis la dépendance du courant sur la tension reste inchangée (c'est-à-dire que lorsque la tension augmente, le courant reste le même) et une forte augmentation du courant, ce qui conduit à la rupture de la couche diélectrique .
Tenez compte de la conductivité des gaz dans la pratique. Le passage du courant électrique dans les gaz est utilisé dans les lampes fluorescentes et les lampes. Dans ce cas, la cathode et l'anode, deux électrodes sont placées dans un ballon, dans lequel se trouve un gaz inerte. Comment ce phénomène dépend-il du gaz? Lorsque la lampe s'allume, deux filaments sont chauffés et une émission thermo-ionique est créée.L'intérieur de l'ampoule est recouvert d'un phosphore qui émet la lumière que nous voyons. Comment le mercure dépend-il du phosphore? Les vapeurs de mercure, lorsqu'elles sont bombardées d'électrons, forment un rayonnement infrarouge, qui à son tour émet de la lumière.
Si une tension est appliquée entre la cathode et l'anode, la conductivité du gaz se produit.
Liquides
Les conducteurs de courant dans un liquide sont des anions et des cations qui se déplacent en raison d'un champ électrique externe. Les électrons fournissent une conductivité négligeable. Considérez la dépendance de la résistance à la température dans les liquides.
où:
- Électrolyte
- La batterie
- Ampèremètre
La dépendance de l'effet des électrolytes sur le chauffage est prescrite par la formule:
Où a est le coefficient de température négatif.
La façon dont R dépend du chauffage (t) est illustrée dans le graphique ci-dessous:
Cette relation doit être prise en compte lors du chargement des batteries et des batteries.
Semi-conducteurs
Et comment la résistance dépend-elle du chauffage dans les semi-conducteurs? Parlons d'abord des thermistances. Ce sont des appareils qui modifient leur résistance électrique sous l'influence de la chaleur. Ce semi-conducteur a un coefficient de température de résistance (TCS) d'un ordre de grandeur supérieur à celui des métaux. Conducteurs positifs et négatifs, ils ont certaines caractéristiques.
Où: 1 - c'est TCS inférieur à zéro; 2 - TCS est supérieur à zéro.
Pour que des conducteurs tels que des thermistances commencent à fonctionner, prenez n'importe quel point sur la caractéristique I-V comme base:
- si la température de l'élément est inférieure à zéro, de tels conducteurs sont utilisés comme relais;
- pour contrôler le courant changeant, ainsi que la température et la tension, utilisez une section linéaire.
Les thermistances sont utilisées pour vérifier et mesurer le rayonnement électromagnétique, qui est effectué à des fréquences ultra-hautes. Pour cette raison, ces conducteurs sont utilisés dans des systèmes tels que les alarmes incendie, la vérification de la chaleur et le contrôle de l'utilisation de fluides et de liquides en vrac. Les thermistances dans lesquelles le TCS est inférieur à zéro sont utilisées dans les systèmes de refroidissement.
Maintenant sur les thermocouples. Comment le phénomène Seebeck affecte-t-il les thermocouples? La dépendance est que ces conducteurs fonctionnent sur la base de ce phénomène. Lorsque la température de la jonction augmente avec le chauffage, un CEM apparaît à la jonction du circuit fermé. Ainsi, leur dépendance se manifeste et l'énergie thermique est convertie en électricité. Pour bien comprendre le processus, je vous recommande d'étudier nos instructions sur la façon decomment fabriquer soi-même un générateur thermoélectrique.
Un tel appareil est appelé thermocouple. Les thermocouples sont utilisés comme sources de courant de faible puissance, ainsi que pour mesurer les températures d'un appareil informatique numérique, dans lequel les dimensions doivent être petites et les lectures précises.
Plus de détails sur les semi-conducteurs et l'effet du chauffage sur leur résistance sont décrits dans la vidéo:
Eh bien, la dernière chose dont je voudrais parler, ce sont les réfrigérateurs et les radiateurs à semi-conducteurs. Les jonctions semi-conductrices fournissent une différence de température allant jusqu'à soixante degrés dans la conception. Grâce à cela, une armoire frigorifique a été conçue. La température de refroidissement dans une telle chambre atteint - 16 degrés. La base du fonctionnement des éléments est l'utilisation de thermocouples à travers lesquels passe le courant électrique.
Nous avons donc examiné la dépendance de la résistance du conducteur à la température. Nous espérons que les informations fournies vous seront compréhensibles et utiles!
Vous ne savez sûrement pas:
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