저항이 온도에 따라 달라지는 방식

그의 실습에서 모든 전기 기술자는 금속, 반도체, 가스 및 액체에서 전하 캐리어의 통과에 대해 서로 다른 조건에 직면합니다. 전류의 크기는 전기 저항의 영향을 받으며 환경의 영향을 받아 다양하게 변합니다.

이러한 요인 중 하나는 온도에 대한 노출입니다. 전류 흐름의 조건을 크게 변경하기 때문에 전기 장비 제조시 설계자가 고려합니다. 전기 설비의 유지 보수 및 운영에 관여하는 전기 인력은 실제 작업에서 이러한 기능을 유능하게 사용해야 합니다.

금속의 전기 저항에 대한 온도의 영향

학교 물리학 과정에서는 전류계, 배터리, 전선 조각, 전선 연결 및 토치를 가져가는 실험을 수행하도록 제안됩니다. 배터리가 있는 전류계 대신 저항계를 연결하거나 멀티미터에서 해당 모드를 사용할 수 있습니다.

다음으로 그림에 표시된 전기 회로를 조립하고 회로의 전류를 측정해야 합니다.그 값은 검은색 화살표로 밀리암미터 눈금에 표시됩니다.

이제 우리는 버너의 불꽃을 와이어로 가져와 가열하기 시작합니다. 전류계를 보면 바늘이 왼쪽으로 이동하여 빨간색으로 표시된 위치에 도달하는 것을 볼 수 있습니다.

실험 결과 금속이 가열되면 전도도가 감소하고 저항이 증가하는 것으로 나타났습니다.

이 현상의 수학적 정당성은 그림의 공식에 의해 제공됩니다. 아래 표현에서 금속 전도체의 전기 저항 «R»은 온도 «T»에 정비례하고 여러 다른 매개변수에 따라 달라집니다.

가열 금속이 실제로 전류를 제한하는 방법

백열 램프

매일 전등을 켤 때마다 우리는 백열등에서 이 특성이 발현되는 것을 보게 됩니다. 60와트 전구로 간단한 측정을 해봅시다.

4.5V 저전압 배터리로 구동되는 가장 간단한 저항계를 사용하여 베이스 접점 사이의 저항을 측정하고 59옴 값을 확인합니다. 이 값은 콜드 스레드가 소유합니다.

전구를 소켓에 끼우고 홈 네트워크의 전압 220V를 전류계를 통해 연결합니다. 전류계 바늘은 0.273암페어를 읽습니다. 에서 회로의 단면에 대한 옴의 법칙 가열된 상태에서 실의 저항을 결정합니다. 그것은 896옴이 될 것이고 이전 저항계 판독값을 15.2배 초과할 것입니다.

이 초과분은 발광체의 금속이 연소 및 파괴되는 것을 방지하여 전압 하에서 장기간 작동을 보장합니다.

전원 켜짐 과도 현상

스레드가 작동 중일 때 통과하는 전류에 의한 가열과 열의 일부를 환경으로 제거하는 사이에 열 균형이 생성됩니다. 그러나 전원을 켜는 초기 단계에서 전압이 인가되면 과도 현상이 발생하여 돌입 전류가 발생하여 필라멘트가 끊어질 수 있습니다.

일시적인 프로세스는 짧은 시간 동안 발생하며 금속을 가열할 때 전기 저항의 증가 속도가 전류 증가와 보조를 맞추지 못하기 때문에 발생합니다. 완료 후 작동 모드가 설정됩니다.

램프가 오랫동안 빛나면 필라멘트의 두께가 점차 임계 상태에 도달하여 화상을 입습니다.대부분이 순간은 다음에 새 스위치를 켤 때 발생합니다.

램프 수명을 연장하기 위해 다음을 사용하여 이 돌입 전류를 다양한 방법으로 줄입니다.

1. 장력의 원활한 공급과 이완을 제공하는 장치

2. 저항, 반도체 또는 서미스터(서미스터)의 필라멘트에 직렬 연결하기 위한 회로.

자동차 조명 기구의 돌입 전류를 제한하는 한 가지 방법의 예가 아래 사진에 나와 있습니다.

여기에서 스위치 SA가 FU 퓨즈를 통해 켜진 후 전구에 전류가 공급되고 저항 R에 의해 제한되며 과도 상태에서 돌입 전류가 공칭 값을 초과하지 않도록 공칭 값이 선택됩니다.

필라멘트가 가열되면 저항이 증가하여 접점과 KL1 계전기의 병렬 연결된 코일 사이의 전위차가 증가합니다.전압이 릴레이 설정 값에 도달하면 KL1의 상시 개방 접점이 닫히고 저항을 바이패스합니다. 이미 설정된 모드의 작동 전류가 전구를 통해 흐르기 시작합니다.

저항 온도계

전기 저항에 대한 금속 온도의 영향은 측정 장비 작동에 사용됩니다. 그들 불리는 저항 온도계.

그들의 민감한 요소는 특정 온도에서 저항이 주의 깊게 측정되는 얇은 금속 와이어로 만들어집니다. 이 스레드는 안정적인 열 특성을 가진 하우징에 장착되고 보호 커버로 덮여 있습니다. 생성된 구조물은 온도를 지속적으로 모니터링해야 하는 환경에 배치됩니다.

전기 회로의 도체는 저항 측정 회로를 연결하는 민감한 요소의 단자에 장착됩니다. 그 값은 이전에 수행된 장치 보정을 기반으로 온도 값으로 변환됩니다.

Barretter — 전류 안정 장치

이것은 수소 가스로 밀봉된 유리 실린더와 철, 텅스텐 또는 백금으로 만들어진 나선형 금속 와이어로 구성된 장치의 이름입니다. 이 디자인은 외관상 백열 전구와 유사하지만 특정한 비선형 전류-전압 특성을 가지고 있습니다.

I-V 특성에서 특정 범위에서 가열 요소에 적용되는 전압의 변동에 의존하지 않는 작업 영역이 형성됩니다. 이 영역에서 바렛은 전원 리플을 잘 보상하고 직렬로 연결된 부하에 대한 전류 안정기 역할을 합니다.

바레트의 작동은 필라멘트의 작은 단면과 이를 둘러싸고 있는 수소의 높은 열전도율에 의해 제공되는 필라멘트 본체의 열 관성의 특성을 기반으로 합니다. 따라서 장치의 전압이 감소하면 필라멘트에서 열을 제거하는 속도가 빨라집니다.

이것이 백열등과 백열등의 주요 차이점이며 백열등의 밝기를 유지하기 위해 필라멘트에서 대류 열 손실을 줄이려고 합니다.

초전도성

정상적인 주변 조건에서 금속 전도체가 냉각되면 전기 저항이 감소합니다.

Kelvin 측정 시스템에 따라 0도에 가까운 임계 온도에 도달하면 저항이 0으로 급격히 떨어집니다. 오른쪽 그림은 수은에 대한 의존도를 보여줍니다.

초전도 현상이라고 불리는 이 현상은 장거리 전송 시 전기 손실을 크게 줄일 수 있는 소재를 만들기 위한 유망한 연구 분야로 꼽힌다.

그러나 초전도성에 대한 지속적인 연구는 다른 요소가 임계 온도 영역에서 금속의 전기 저항에 영향을 미치는 여러 가지 패턴을 보여줍니다. 특히 진동 주파수가 증가함에 따라 교류가 통과하면 저항이 발생하며 그 값은 광파 기간의 고조파에 대한 정상 값 범위에 도달합니다.

가스의 전기 저항/전도도에 대한 온도의 영향

가스와 일반 공기는 유전체이며 전기를 전도하지 않습니다.그 형성에는 외부 요인의 결과로 형성된 이온인 전하 캐리어가 필요합니다.

가열은 매체의 한 극에서 다른 극으로 이온의 이온화 및 이동을 유발할 수 있습니다. 간단한 실험의 예를 통해 이를 확인할 수 있습니다. 가열이 금속 도체의 저항에 미치는 영향을 결정하는 데 사용된 동일한 장비를 사용하지만 도체 대신 공기 공간으로 분리된 두 개의 금속판을 도체에 연결합니다.

회로에 연결된 전류계에는 전류가 표시되지 않습니다. 버너의 불꽃이 판 사이에 있으면 장치의 화살표가 0에서 벗어나 가스 매체를 통과하는 전류 값을 표시합니다.

따라서 가열되면 가스에서 이온화가 발생하여 전하를 띤 입자가 이동하고 매체의 저항이 감소하는 것으로 나타났습니다.

전류 값은 외부 인가 전압 소스의 전력과 접점 간의 전위차에 의해 영향을 받습니다. 높은 값에서 가스 절연층을 뚫을 수 있습니다. 자연에서 그러한 경우의 전형적인 징후는 뇌우 동안 번개의 자연 방전입니다.

가스의 전류 흐름의 전류-전압 특성에 대한 대략적인 보기가 그래프에 표시됩니다.

초기 단계에서는 온도와 전위차의 영향으로 이온화 증가와 전류 흐름이 거의 선형으로 관찰됩니다. 곡선은 전압 증가가 전류 증가로 이어지지 않을 때 수평 방향을 획득합니다.

파괴의 세 번째 단계는 적용된 필드의 높은 에너지가 이온을 가속하여 중성 분자와 충돌하기 시작하여 새로운 전하 캐리어를 대량으로 형성할 때 발생합니다. 결과적으로 전류가 급격히 증가하여 유전체층이 파괴됩니다.

기체 전도도의 실용화

가스를 통한 전류 흐름 현상은 라디오 전자 램프 및 형광 램프에 사용됩니다.

이를 위해 두 개의 전극을 불활성 기체와 함께 밀봉된 유리 실린더에 넣습니다.

1. 양극;

2. 음극.

형광등에서는 필라멘트 형태로 만들어져 스위치를 켜면 가열되어 열전자 복사를 생성합니다. 플라스크의 내부 표면은 인층으로 코팅되어 있습니다. 그것은 전자의 흐름에 의해 포격된 수은 증기에 의해 방출된 적외선에 의해 형성된 빛의 가시 스펙트럼을 방출합니다.

방전 전류는 전구의 서로 다른 끝에 위치한 전극 사이에 특정 값의 전압이 가해질 때 발생합니다.

필라멘트 중 하나가 타면 이 전극의 전자 방출이 방해를 받아 램프가 타지 않습니다. 그러나 음극과 양극 사이의 전위차를 높이면 전구 내부에서 다시 가스 방전이 나타나고 형광체 발광이 재개됩니다.

이를 통해 필라멘트가 손상된 LED 전구를 사용하고 수명을 연장할 수 있습니다. 동시에 전압을 여러 번 높일 필요가 있으며 이로 인해 에너지 소비와 안전한 사용의 위험이 크게 증가한다는 점을 명심해야 합니다.

액체의 전기 저항에 대한 온도의 영향

액체의 전류 통과는 주로 외부 전기장의 작용으로 양이온과 음이온의 이동으로 인해 생성됩니다. 전도도의 작은 부분만이 전자에 의해 제공됩니다.

액체 전해질의 전기 저항에 대한 온도의 영향은 그림에 표시된 공식으로 설명됩니다. 온도 계수 α의 값은 항상 음수이므로 가열이 증가함에 따라 그래프와 같이 전도도가 증가하고 저항이 감소합니다.

이 현상은 액체 자동차 배터리를 충전할 때 고려해야 합니다.

온도가 반도체의 전기 저항에 미치는 영향

온도의 영향으로 반도체 재료의 특성을 변경하면 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

• 내열성;

• 열전대;

• 냉장고;

• 히터.

서미스터

이 이름은 열의 영향으로 전기 저항이 변하는 반도체 장치를 의미합니다. 그들의 것 저항 온도 계수(TCR) 금속보다 훨씬 높습니다.

반도체의 TCR 값은 양수 또는 음수일 수 있습니다. 이 매개변수에 따라 양의 «RTS» 서미스터와 음의 «NTC» 서미스터로 나뉩니다. 그들은 다른 특성을 가지고 있습니다.

서미스터 작동을 위해 전류-전압 특성 중 하나가 선택됩니다.

• 선형 섹션은 온도를 제어하거나 변화하는 전류 또는 전압을 보상하는 데 사용됩니다.

• TCS <0인 요소의 I-V 특성의 하강 분기는 반도체를 릴레이로 사용할 수 있게 합니다.

릴레이 서미스터를 사용하면 초고주파에서 발생하는 전자기 복사 프로세스를 모니터링하거나 측정하는 데 편리합니다. 이것은 시스템에서의 사용을 보장합니다.

1. 열 제어;

2. 화재 경보기

3. 벌크 매체 및 액체의 유량 조절.

작은 TCR > 0인 실리콘 서미스터는 트랜지스터의 냉각 시스템 및 온도 안정화에 사용됩니다.

열전대

이러한 반도체는 Seebeck 현상을 기반으로 작동합니다. 두 분산 금속의 솔더 조인트가 가열되면 폐회로의 접합부에서 EMF가 발생합니다. 이러한 방식으로 그들은 열 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

이러한 두 요소의 구성을 열전대라고 합니다. 효율은 7 ÷ 10% 이내입니다.

열전쌍은 저전력 전류 소스뿐만 아니라 소형 크기와 높은 판독 정확도가 필요한 디지털 컴퓨팅 장치용 온도계에 사용됩니다.

반도체 히터 및 냉장고

그들은 전류가 통과하는 열전대를 재사용하여 작동합니다. 이 경우 접합부의 한 곳에서는 가열되고 반대쪽에서는 냉각됩니다.

셀레늄, 비스무트, 안티몬, 텔루륨을 기반으로 하는 반도체 연결을 통해 최대 60도까지 열전쌍의 온도 차이를 보장할 수 있습니다. 이를 통해 냉각실의 온도가 -16도까지 내려가는 반도체로 냉장고 디자인을 만들 수 있습니다.