电阻如何取决于温度

在他的实践中，每位电工都会遇到金属、半导体、气体和液体中载流子通过的不同条件。电流的大小受电阻的影响，电阻在环境的影响下以各种方式变化。

这些因素之一是暴露在温度下。由于它会显着改变电流流动的条件，因此设计人员在制造电气设备时会考虑到这一点。参与电气装置维护和操作的电气人员必须在实际工作中胜任使用这些功能。

温度对金属电阻的影响

在学校物理课上，提出要进行这样一个实验：拿一个电流表，一节电池，一根电线，连接线和一个手电筒。您可以连接欧姆表或在万用表中使用其模式，而不是带电池的电流表。

接下来，您需要组装图中所示的电路并测量电路中的电流。它的值在毫安表刻度上用黑色箭头表示。

现在我们将燃烧器的火焰带到电线上并开始加热它。如果你看电流表，你会看到指针会向左移动并到达红色标记的位置。

实验结果表明，当金属被加热时，它们的电导率降低，电阻增加。

图片中的公式给出了这种现象的数学证明。在下面的表达式中，可以清楚地看到金属导体的电阻 «R» 与其温度 «T» 成正比，并取决于其他几个参数。

加热金属如何在实践中限制电流

白炽灯

每天开灯的时候，我们都会遇到这个属性在白炽灯上的体现。让我们对一个 60 瓦的灯泡进行简单的测量。

用最简单的欧姆表，由4.5V低压电池供电，我们测量底座触点之间的电阻，看到的值为59欧姆。该值由冷线程拥有。

我们将灯泡拧入插座并通过电流表连接到 220 伏家庭网络的电压。电流表指针读数为 0.273 安培。从 电路部分的欧姆定律 确定螺纹在加热状态下的电阻。它将达到 896 欧姆，超过之前的欧姆表读数 15.2 倍。

这种多余的部分保护发光体的金属不被烧坏，保证其在电压下的长期工作。

上电瞬变

当螺纹工作时，通过电流产生的热量与将部分热量散发到环境中之间会在其上形成热平衡。但在导通的初始阶段，当施加电压时，会发生瞬变，产生浪涌电流，从而导致灯丝烧坏。

瞬态过程发生的时间很短，这是由于加热金属时电阻的增加速度跟不上电流的增加而引起的。完成后，将建立操作模式。

灯长时间点亮后，其灯丝的粗细逐渐达到临界状态，从而导致烧毁，而这一时刻往往发生在下次重新开启时。

为延长灯泡寿命，可通过以下多种方式降低浪涌电流：

1. 提供平稳供给和释放张力的装置；

2.串联电阻、半导体或热敏电阻（热敏电阻）灯丝的电路。

下图显示了限制汽车照明设备浪涌电流的一种方法示例。

这里，电流在开关 SA 通过 FU 保险丝打开后提供给灯泡，并受电阻器 R 的限制，其标称值的选择使得瞬态期间的浪涌电流不超过标称值。

当灯丝受热时，其电阻增大，导致其触点与KL1继电器并联线圈之间的电位差增大。当电压达到继电器整定值时，KL1常开触点闭合，旁路电阻。已建立模式的工作电流将开始流过灯泡。

电阻温度计

金属温度对其电阻的影响用于测量仪器的操作。他们叫 电阻温度计.

他们的敏感元件由细金属线制成，其电阻在特定温度下经过仔细测量。该螺纹安装在热性能稳定的外壳中，并覆盖有保护罩。创建的结构放置在必须不断监测温度的环境中。

电路的导体安装在敏感元件的端子上，连接电阻测量电路。它的值根据先前执行的设备校准转换为温度值。

Barretter — 电流稳定器

这是一种装置的名称，该装置由装有氢气的玻璃密封圆筒和由铁、钨或铂制成的金属丝螺旋组成。这种设计在外观上类似于白炽灯泡，但具有特定的非线性电流-电压特性。

在I—V特性上，在它的一定范围内，形成一个不依赖于加在加热元件上的电压波动的工作区。在此区域中，baret 可以很好地补偿电源纹波，并用作与其串联的负载的电流稳定器。

发夹的操作基于灯丝体的热惯性特性，这是由灯丝的小横截面和围绕它的氢气的高导热性提供的。因此，当器件的电压降低时，其灯丝的散热速度会加快。

这是白炽灯和白炽灯的主要区别，为了保持发光的亮度，它们寻求减少灯丝的对流热损失。

超导

在正常环境条件下，当金属导体冷却时，其电阻会降低。

当达到临界温度时，根据开尔文测量系统接近零度，电阻急剧下降到零。右图显示了这种对汞的依赖性。

这种称为超导性的现象被认为是一个有前途的研究领域，目的是创造可以显着减少长距离传输过程中电力损失的材料。

然而，对超导性的持续研究揭示了一些模式，其中其他因素会影响临界温度区域中金属的电阻。尤其是交流电通过时，随着其振荡频率的增加，会出现电阻，其值达到光波周期谐波的正常值范围 。

温度对气体电阻/电导率的影响

气体和普通空气是电介质，不导电。它的形成需要电荷载流子，它们是由于外部因素而形成的离子。

加热会导致离子从介质的一极移动到另一极。您可以用一个简单实验的例子来检查这一点。让我们使用用于确定加热对金属导体电阻的影响的相同设备，但我们将两个金属板连接到导体，而不是导体，由空气空间隔开。

连接到电路的电流表将显示没有电流。如果将燃烧器的火焰置于极板之间，则装置的箭头会偏离零位，并显示通过气体介质的电流值。

因此，发现气体在加热时发生电离，这导致带电粒子的运动和介质电阻的降低。

电流的大小受外加电压源的功率及其触点间的电位差的影响。它能够突破高值气体的绝缘层。这种情况在自然界中的典型表现是雷雨期间闪电的自然放电。

图中显示了气体中电流流动的电流-电压特性的近似视图。

在初始阶段，在温度和电位差的影响下，观察到电离增加和电流通过近似线性。当电压增加不导致电流增加时，曲线然后获得水平方向。

第三阶段破坏发生在外加场的高能量加速离子时，它们开始与中性分子碰撞，从中大量形成新的电荷载流子。结果，电流急剧增加，形成介电层的击穿。

气体电导率的实际应用

电流通过气体的现象被用于无线电电子灯和荧光灯。

为此，将两个电极放置在装有惰性气体的密封玻璃圆筒中：

1.阳极；

2.阴极。

在荧光灯中，它们以灯丝的形式制成，当打开时会发热以产生热电子辐射。烧瓶的内表面涂有一层磷。它发出由电子流轰击的汞蒸气发出的红外辐射形成的可见光谱。

当一定值的电压施加在位于灯泡不同端的电极之间时，就会产生放电电流。

当其中一根灯丝烧坏时，这个电极的电子发射就会受到干扰，灯就不会烧坏。但是，如果增加阴极和阳极之间的电位差，则灯泡内部会再次出现气体放电，荧光粉会恢复发光。

这允许使用灯丝损坏的 LED 灯泡并延长其使用寿命。只应记住，同时需要多次增加电压，这会显着增加能源消耗和安全使用的风险。

温度对液体电阻的影响

电流在液体中的通过主要是由于阳离子和阴离子在外电场作用下的运动而产生的。只有一小部分电导率是由电子提供的。

温度对液体电解质电阻的影响由图中所示的公式描述。由于其中的温度系数α的值总是负的，那么随着加热的增加，电导率增加，电阻减小，如图所示。

在为液态汽车（不仅是）电池充电时，应考虑到这种现象。

温度对半导体电阻的影响

在温度的影响下改变半导体材料的特性使得它们可以用作：

• 热阻;

• 热电偶；

• 冰箱；

• 加热器。

热敏电阻

这个名字的意思是在热的影响下改变电阻的半导体器件。他们的 电阻温度系数 (TCR) 明显高于金属。

半导体的 TCR 值可以是正的也可以是负的。根据此参数，它们分为正 «RTS» 和负 «NTC» 热敏电阻。他们有不同的特点。

对于热敏电阻的操作，选择其电流-电压特性的点之一：

• 线性部分用于控制温度或补偿变化的电流或电压；

• TCS <0 的元件的 I-V 特性的下降支路允许使用半导体作为继电器。

使用继电器热敏电阻可以方便地监测或测量在超高频下发生的电磁辐射过程。这确保了它们在系统中的使用：

1.热控制；

2.火警；

3.散装介质和液体流量的调节。

TCR > 0 的小硅热敏电阻用于冷却系统和晶体管的温度稳定。

热电偶

这些半导体基于塞贝克现象工作：当两种分散金属的焊点受热时，闭合电路的连接处会产生 EMF。通过这种方式，它们将热能转化为电能。

两个这样的元件的结构称为热电偶。其效率在 7÷10% 以内。

热电偶用于需要微型尺寸和高读数精度的数字计算设备的温度计，以及低功率电流源。

半导体加热器和冰箱

他们通过重复使用电流通过的热电偶来工作。在这种情况下，结点的一个地方被加热，而对面的一个地方被冷却。

基于硒、铋、锑、碲的半导体连接可确保热电偶中的温差高达 60 度。这使得用半导体设计冰箱成为可能，冰箱的冷却室温度低至 -16 度。