Wenn in der Elektrotechnik oder Elektronik der Stromfluss durch einen Draht fließt, wird er aufgrund des Drahtes erwärmt Widerstand . In einwandfreiem Zustand muss der Widerstand '0' sein, dies findet jedoch nicht statt. Wenn sich der Draht erwärmt, ändert sich der Drahtwiderstand je nach Temperatur. Auch wenn es bevorzugt wird, dass der Widerstand stabil bleibt und unabhängig sein muss die Temperatur . Daher wird die Widerstandsänderung für jede Gradänderung innerhalb der Temperatur als Temperaturkoeffizient des Widerstands (TCR) bezeichnet. Im Allgemeinen wird es mit einem Symbol Alpha (α) bezeichnet. Der TCR des reinen Metalls ist positiv, denn wenn die Temperatur steigt, erhöht sich der Widerstand. Daher ist es notwendig, hochgenaue Widerstände herzustellen, wenn der Widerstand die Legierungen nicht verändert.

Was ist der Temperaturwiderstandskoeffizient (TCR)?

Wir wissen, dass es viele Materialien gibt und sie einen gewissen Widerstand haben. Der Widerstand des Materials ändert sich je nach Temperaturschwankung. Die Hauptbeziehung zwischen der Änderung der Temperatur und der Änderung des Widerstands kann durch den Parameter TCR (Temperaturkoeffizient des Widerstands) angegeben werden. Es ist mit dem Symbol α (Alpha) gekennzeichnet.

Basierend auf dem erhältlichen Material wird TCR in zwei Typen unterteilt, beispielsweise einen positiven Temperaturwiderstandskoeffizienten (PTCR) und einen negativen Temperaturwiderstandskoeffizienten (NTCR).

Temperatur-Widerstandskoeffizient

Wenn bei PTCR die Temperatur erhöht wird, wird der Materialwiderstand erhöht. Zum Beispiel steigt in Leitern bei steigender Temperatur auch der Widerstand. Für Legierungen wie Konstantan und Manganin ist die Beständigkeit über einen bestimmten Temperaturbereich ziemlich gering. Zum Halbleiter wie Isolatoren (Gummi, Holz), Silizium & Germanium & Elektrolyte. Der Widerstand nimmt ab, dann wird die Temperatur erhöht, so dass sie einen negativen TCR haben.

“Arten von Isolatoren und Leitern ”

Wenn bei metallischen Leitern die Temperatur steigt, erhöht sich der Widerstand aufgrund der folgenden Faktoren, zu denen die folgenden gehören.

Gerade auf den frühen Widerstand
Temperaturanstieg.
Basierend auf der Lebensdauer des Materials.

Die Formel für den Temperaturkoeffizienten des Widerstands

Der Leiterwiderstand kann bei jeder angegebenen Temperatur aus den Temperaturdaten, dem TCR, dem Widerstand bei der typischen Temperatur und dem Betrieb der Temperatur berechnet werden. Im Allgemeinen der Temperaturkoeffizient der Widerstandsformel kann ausgedrückt werden als

R = R._ref(1 + α (T - Tref))

'R' ist der Widerstand bei 'T' -Temperatur

„R._refIst der Widerstand bei Tref-Temperatur

'Α' ist der TCR des Materials

'T' ist die Temperatur des Materials in ° Celsius

'Tref' ist die Referenztemperatur, für die der Temperaturkoeffizient angegeben wird.

Das SI-Einheit des Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands ist pro Grad Celsius oder (/ ° C)

Das Einheit des Temperaturkoeffizienten des Widerstands ist ° Celsius

Normalerweise entspricht der TCR (Temperaturkoeffizient des Widerstands) einer Temperatur von 20 ° C. Normalerweise wird diese Temperatur als normale Raumtemperatur angenommen. Und so kam es dass der Temperaturkoeffizient der Widerstandsableitung nimmt dies normalerweise in die Beschreibung auf:

R = R20 (1 + α20 (T - 20))

'R20' ist der Widerstand bei 20 ° C.

'Α20' ist der TCR bei 20 ° C.

Der TCR von Widerstände ist positiv, negativ, sonst über einen festgelegten Temperaturbereich konstant. Durch Auswahl des richtigen Widerstands kann die Notwendigkeit einer Temperaturkompensation entfallen. In einigen Anwendungen ist ein großer TCR erforderlich, um die Temperatur zu messen. Für diese Anwendungen vorgesehene Widerstände sind bekannt als Thermistoren , die einen PTC (positiver Temperaturkoeffizient des Widerstands) oder einen NTC (negativer Temperaturkoeffizient des Widerstands) haben.

Positiver Temperaturkoeffizient des Widerstands

Ein PTC bezieht sich auf einige Materialien, bei denen nach dem Erhöhen der Temperatur auch der elektrische Widerstand zunimmt. Die Materialien, die einen höheren Koeffizienten haben, zeigen dann einen schnellen Temperaturanstieg. Ein PTC-Material ist so ausgelegt, dass es die höchste Temperatur erreicht, die für eine bestimmte I / P-Spannung verwendet wird, da an einem bestimmten Punkt, an dem die Temperatur steigt, der elektrische Widerstand erhöht wird. Der positive Temperaturkoeffizient von Widerstandsmaterialien ist natürlich selbstlimitierend, nicht wie bei NTC-Materialien oder linearer Widerstandsheizung. Einige der Materialien wie PTC-Kautschuk haben auch einen exponentiell ansteigenden Temperaturkoeffizienten

“Negativ-Ionen-Generator für Auto ”

Negativer Temperaturkoeffizient des Widerstands

Ein NTC bezieht sich auf einige Materialien, bei denen der elektrische Widerstand abnimmt, sobald ihre Temperatur steigt. Die Materialien, die einen niedrigeren Koeffizienten als sie haben, nehmen mit der Temperatur schnell ab. NTC-Materialien werden hauptsächlich zur Herstellung von Strombegrenzern, Thermistoren und verwendet Temperatursensoren .

Messmethode des TCR

Der TCR eines Widerstands kann durch Berechnung der Widerstandswerte über einen geeigneten Temperaturbereich bestimmt werden. Der TCR kann gemessen werden, wenn die normale Steigung des Widerstandswerts über diesem Intervall liegt. Für lineare Beziehungen ist dies genau, da der Temperaturkoeffizient des Widerstands bei jeder Temperatur stabil ist. Es gibt jedoch mehrere Materialien, die einen nichtlinearen Koeffizienten haben. Beispielsweise ist ein Nichrom eine beliebte Legierung, die für Widerstände verwendet wird, und die Hauptbeziehung zwischen TCR und Temperatur ist nicht linear.

Da der TCR wie eine normale Steigung gemessen wird, ist es sehr wichtig, das Intervall des TCR und die Temperatur zu identifizieren. Der TCR kann unter Verwendung einer standardisierten Methode wie der MIL-STD-202-Technik für den Temperaturbereich von -55 ° C bis 25 ° C und 25 ° C bis 125 ° C berechnet werden. Weil der maximal berechnete Wert als TCR identifiziert wird. Diese Technik wirkt sich häufig auf einen Widerstand aus, der für Anwendungen mit geringen Anforderungen vorgesehen ist.

Temperatur-Widerstandskoeffizient für einige Materialien

Der TCR einiger Materialien bei einer Temperatur von 20 ° C ist unten aufgeführt.

Für Silber (Ag) -Material beträgt der TCR 0,0038 ° C.
Für Kupfer (Cu) -Material beträgt der TCR 0,00386 ° C.
Für Gold (Au) -Material beträgt der TCR 0,0034 ° C.
Für Aluminium (Al) -Material beträgt der TCR 0,00429 ° C.
Für Wolfram (W) -Material beträgt der TCR 0,0045 ° C.
Für Eisen (Fe) -Material beträgt der TCR 0,00651 ° C.
Für Platin (Pt) -Material beträgt der TCR 0,003927 ° C.
Für Manganin (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) beträgt der TCR 0,000002 ° C.
Für Quecksilber (Hg) beträgt der TCR 0,0009 ° C.
Für Nichrom-Material (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) beträgt der TCR 0,0004 ° C.
Für Constantan-Material (Cu = 55% + Ni = 45%) beträgt der TCR 0,00003 ° C.
Für Kohlenstoff (C) -Material beträgt der TCR - 0,0005 ° C.
Für Germanium (Ge) -Material beträgt der TCR - 0,05 ° C.
Für Silizium (Si) -Material beträgt der TCR - 0,07 ° C.
Für Messingmaterial (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%) beträgt der TCR 0,0015 ° C.
Für Nickel (Ni) -Material beträgt der TCR 0,00641 ° C.
Für Zinn (Sn) -Material beträgt der TCR 0,0042 ° C.
Für Zink (Zn) -Material beträgt der TCR 0,0037 ° C.
Für Mangan (Mn) -Material beträgt der TCR 0,00001 ° C.
Für Tantal (Ta) -Material beträgt der TCR 0,0033 ° C.

TCR-Experiment

Das Temperaturkoeffizient des Widerstandsexperiments t wird unten erklärt.

Zielsetzung

Das Hauptziel dieses Experiments ist es, den TCR einer bestimmten Spule zu ermitteln.

Gerät

Die Vorrichtung dieses Experiments umfasst hauptsächlich Verbindungsdrähte, Carey-Pflegebrücke, Widerstandsbox, Bleispeicher, Einwegschlüssel, unbekannten niedrigen Widerstand, Jockey, Galvanometer usw.

Beschreibung

Eine Carey-Pflegebrücke ähnelt hauptsächlich einer Meterbrücke, da diese Brücke mit 4 Widerständen wie P, Q, R & X ausgelegt werden kann und diese miteinander verbunden sind.

Wheatstone-Brücke

In obigem Schleifsteinbrücke , das Galvanometer (G), ein Leitungsspeicher (E) und die Schlüssel des Galvanometers und des Akkumulators sind K1 bzw. K.

Wenn die Widerstandswerte geändert werden, fließt kein Strom durch das „G“ und der unbekannte Widerstand kann durch einen von drei bekannten Widerständen wie P, Q, R & X bestimmt werden. Die folgende Beziehung wird verwendet, um den unbekannten Widerstand zu bestimmen.

P / Q = R / X.

Die Carey-Pflegebrücke kann verwendet werden, um die Disparität zwischen zwei nahezu gleichen Widerständen zu berechnen. Wenn der eine Wert bekannt ist, kann der andere Wert berechnet werden. Bei dieser Art von Brücke werden die letzten Widerstände bei der Berechnung entfernt. Dies ist ein Vorteil und kann daher leicht zur Berechnung eines bekannten Widerstands verwendet werden.

Carey-Pflegebrücke

Die gleichen Widerstände wie P & Q sind in den internen Lücken 2 und 3 verbunden, der typische Widerstand 'R' kann innerhalb der Lücke 1 angeschlossen werden und das 'X' (unbekannter Widerstand) ist innerhalb der Lücke 4 angeschlossen. Die ED ist die Ausgleichslänge, die vom E-Ende aus berechnet werden kann. Nach dem Whetstone Bridge-Prinzip

P / Q = R + a + 11ρ / X + b + (100-1) ρ

In der obigen Gleichung sind a & b die Endmodifikationen am E & F-Ende & der Widerstand für die Länge jeder Einheit im Brückendraht. Wenn dieser Test durch Ändern von X & R kontinuierlich durchgeführt wird, wird die Ausgleichslänge 'l2' ab dem Ende E berechnet.

P / Q = X + a + 12 ρ / R + b + (100-12) ρ

Aus den obigen zwei Gleichungen ergibt sich

X = R + ρ (11-12)

Es sei l1 & l2 die Ausgleichslänge, sobald der obige Test durch einen typischen Widerstand 'r' anstelle von 'R' und anstelle von X, einem breiten Kupferstreifen mit einem Widerstand von '0', durchgeführt wurde.

0 = r + ρ (11 ’-12’) oder ρ = r / 11 ’-12’

Wenn die Spulenwiderstände bei Temperaturen wie t1oc & t2oc X1 & X2 sind, ist der TCR

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

Und auch wenn die Spulenwiderstände bei Temperaturen wie 0 ° C und 100 ° C X0 und X100 sind, ist der TCR

“wofür wird ein magnetventil verwendet ”

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Es geht also nur um den Temperaturkoeffizienten von Widerstand . Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass dies die Berechnung der Modifikation in jeder Substanz des elektrischen Widerstands für jede Stufe der Temperaturänderung ist. Hier ist eine Frage für Sie, was ist die Einheit des Temperaturkoeffizienten des Widerstands?