Em engenharia elétrica ou eletrônica, quando o fluxo de corrente fornece através de um fio, ele obtém calor por causa do fio resistência . Em perfeitas condições, a resistência deve ser '0', porém isso não ocorre. Quando o fio aquece, a resistência do fio muda de acordo com a temperatura. Mesmo que seja preferível que a resistência deve permanecer estável e deve ser independente durante a temperatura . Portanto, a mudança de resistência para cada mudança de grau dentro da temperatura é denominada coeficiente de resistência de temperatura (TCR). Geralmente, é denotado com um símbolo alfa (α). O TCR do metal puro é positivo porque quando a temperatura aumenta, a resistência também aumenta. Portanto, para fazer resistências altamente precisas onde quer que a resistência não modifique ligas, é necessário.
Qual é o coeficiente de resistência de temperatura (TCR)?
Sabemos que existem muitos materiais e que possuem alguma resistência. A resistência do material muda com base na variação da temperatura. A principal relação entre a modificação na temperatura e a modificação na resistência pode ser dada pelo parâmetro denominado TCR (coeficiente de resistência da temperatura). É representado pelo símbolo α (alfa).
Com base no material obtido, o TCR é separado em dois tipos, como coeficiente de resistência de temperatura positivo (PTCR) e coeficiente de resistência de temperatura negativo (NTCR).
coeficiente de resistência de temperatura
No PTCR, quando a temperatura aumenta, a resistência do material também aumenta. Por exemplo, em condutores, quando a temperatura aumenta, a resistência também aumenta. Para ligas como constantan e manganin, a resistência é muito baixa em uma determinada faixa de temperatura. Pra semicondutores como isoladores (borracha, madeira), silício e germânio e eletrólitos. a resistência diminui e então a temperatura aumentará, portanto, eles têm TCR negativo.
Em condutores metálicos, quando a temperatura aumenta, a resistência também aumenta devido aos seguintes fatores, que incluem o seguinte.
- Diretamente na resistência inicial
- Aumento da temperatura.
- Com base na vida do material.
A fórmula para coeficiente de resistência de temperatura
A resistência do condutor pode ser calculada em qualquer temperatura especificada a partir dos dados de temperatura, é TCR, sua resistência na temperatura típica e a operação de temperatura. Em termos gerais, o coeficiente de temperatura da fórmula de resistência pode ser expresso como
R = Rref(1 + α (T - Tref))
Onde
‘R’ é a resistência à temperatura ‘T’
‘Rref'É a resistência na temperatura' Tref '
‘Α’ é o TCR do material
‘T’ é a temperatura do material em ° Celsius
‘Tref’ é a temperatura de referência usada para a qual o coeficiente de temperatura é declarado.
O Unidade SI do coeficiente de resistividade de temperatura é por grau Celsius ou (/ ° C)
O unidade do coeficiente de temperatura de resistência é ° Celsius
Normalmente, o TCR (coeficiente de resistência de temperatura) é consistente com uma temperatura de 20 ° C. Normalmente, essa temperatura é considerada a temperatura ambiente normal. Assim, o coeficiente de temperatura de derivação de resistência normalmente leva isso para a descrição:
R = R20 (1 + α20 (T − 20))
Onde
'R20' é a resistência a 20 ° C
‘Α20’ é o TCR a 20 ° C
O TCR de resistores é positivo, negativo, caso contrário, constante em uma faixa fixa de temperatura. A seleção do resistor correto pode interromper a necessidade de compensação de temperatura. Um grande TCR é necessário para medir a temperatura em algumas aplicações. Os resistores destinados a essas aplicações são conhecidos como termistores , que têm um PTC (coeficiente de resistência de temperatura positivo) ou NTC (coeficiente de resistência de temperatura negativo).
Coeficiente de resistência de temperatura positiva
Um PTC se refere a alguns materiais que sofrem uma vez que sua temperatura aumentou, então a resistência elétrica também aumentou. Os materiais que têm um coeficiente mais alto apresentam um aumento rápido com a temperatura. Um material PTC é projetado para atingir a temperatura máxima usada para uma dada tensão i / p, porque em um ponto específico, quando a temperatura aumenta, a resistência elétrica também aumenta. O coeficiente de temperatura positivo dos materiais de resistência é autolimitante, naturalmente, não como materiais NTC ou aquecimento de resistência linear. Alguns dos materiais, como borracha PTC, também apresentam coeficiente de temperatura em aumento exponencial
Coeficiente de resistência de temperatura negativa
Um NTC se refere a alguns materiais que sofrem uma vez que sua temperatura aumenta e a resistência elétrica diminui. Os materiais que possuem um coeficiente inferior apresentam uma diminuição rápida com a temperatura. Materiais NTC são usados principalmente para fazer limitadores de corrente, termistores e sensores de temperatura .
Método de Medição de TCR
O TCR de um resistor pode ser decidido calculando os valores de resistência em uma faixa adequada de temperaturas. O TCR pode ser medido quando a inclinação normal do valor da resistência está acima desse intervalo. Para relações lineares, isso é preciso porque o coeficiente de temperatura da resistência é estável em cada temperatura. Mas, existem vários materiais que possuem um coeficiente como não linear. Por exemplo, um nicromo é uma liga popular usada para resistores, e a principal relação entre o TCR e a temperatura não é linear.
Como o TCR é medido como inclinação normal, é muito significativo identificar o intervalo do TCR e a temperatura. O TCR pode ser calculado usando um método padronizado como a técnica MIL-STD-202 para a faixa de temperatura de -55 ° C a 25 ° C e 25 ° C a 125 ° C. Porque o valor máximo calculado é identificado como TCR. Esta técnica freqüentemente tem efeito acima, indicando um resistor destinado a aplicações de baixa demanda.
Coeficiente de resistência de temperatura para alguns materiais
O TCR de alguns materiais à temperatura de 20 ° C está listado abaixo.
- Para material de prata (Ag), o TCR é 0,0038 ° C
- Para material de cobre (Cu), o TCR é 0,00386 ° C
- Para material de ouro (Au), o TCR é 0,0034 ° C
- Para material de alumínio (Al), o TCR é 0,00429 ° C
- Para material de tungstênio (W), o TCR é 0,0045 ° C
- Para material de Ferro (Fe), o TCR é 0,00651 ° C
- Para material de platina (Pt), o TCR é 0,003927 ° C
- Para material de manganina (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%), o TCR é 0,000002 ° C
- Para material de mercúrio (Hg), o TCR é 0,0009 ° C
- Para material de nicromo (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%), o TCR é 0,0004 ° C
- Para material Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%), o TCR é 0,00003 ° C
- Para material de carbono (C), o TCR é - 0,0005 ° C
- Para material de germânio (Ge), o TCR é - 0,05 ° C
- Para material de silício (Si), o TCR é - 0,07 ° C
- Para material de latão (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%), o TCR é 0,0015 ° C
- Para material de níquel (Ni), o TCR é 0,00641 ° C
- Para material de estanho (Sn), o TCR é 0,0042 ° C
- Para material de zinco (Zn), o TCR é 0,0037 ° C
- Para material de manganês (Mn), o TCR é 0,00001 ° C
- Para o material de tântalo (Ta), o TCR é 0,0033 ° C
Experimento TCR
O coeficiente de temperatura do experimento de resistência Isso é explicado a seguir.
Objetivo
O principal objetivo deste experimento é descobrir o TCR de uma dada bobina.
Aparelho
Os aparelhos deste experimento incluem principalmente fios de conexão, ponte adotiva Carey, caixa de resistência, acumulador de chumbo, chave unidirecional, resistor baixo desconhecido, jockey, galvanômetro, etc.
Descrição
Uma ponte foster Carey é principalmente semelhante a uma ponte de metro porque esta ponte pode ser projetada com 4 resistências como P, Q, R e X e estas são conectadas entre si.
Ponte de Wheatstone
No acima Ponte de Whetstone , o galvanômetro (G), um acumulador de chumbo (E) e as teclas do galvanômetro e do acumulador são K1 e K respectivamente.
Se os valores de resistência forem alterados, então não há fluxo de corrente através do ‘G’ e a resistência desconhecida pode ser determinada por qualquer uma das três resistências conhecidas como P, Q, R e X. A seguinte relação é usada para determinar a resistência desconhecida.
P / Q = R / X
A ponte foster Carey pode ser usada para calcular a disparidade entre duas resistências quase iguais e sabendo um valor, o outro valor pode ser calculado. Nesse tipo de ponte, as últimas resistências são removidas no cálculo. É um benefício e, portanto, pode ser facilmente usado para calcular uma resistência conhecida.
Carey-foster-bridge
As resistências iguais como P e Q são conectadas nas lacunas internas 2 e 3, a resistência típica 'R' pode ser conectada dentro da lacuna1 e o 'X' (resistência desconhecida) é conectada dentro da lacuna4. O ED é o comprimento de equilíbrio que pode ser calculado a partir da extremidade 'E'. De acordo com o princípio da ponte de Whetstone
P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100- l1) ρ
Na equação acima, a & b são as modificações finais na extremidade E & F & é a resistência para o comprimento de cada unidade no fio da ponte. Se este teste for contínuo alterando X e R, o comprimento de equilíbrio 'l2' é calculado a partir do final E.
P / Q = X + a + 12 ρ / R + b + (100-12) ρ
Das duas equações acima,
X = R + ρ (11 -12)
Sejam l1 e l2 os comprimentos de equilíbrio, uma vez que o teste acima é feito através de uma resistência típica 'r' em vez de 'R' e em vez de X, uma larga tira de cobre de resistência '0'.
0 = r + ρ (11 ’-12’) ou ρ = r / 11 ’-12’
Se as resistências da bobina são X1 e X2 em temperaturas como t1oc e t2oc, então o TCR é
Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)
E também se as resistências da bobina são X0 e X100 em temperaturas como 0oc e 100oc, então o TCR é
Α = X100 - X0 / (X0 x 100)
Assim, tudo se resume ao coeficiente de temperatura de resistência . A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que este é o cálculo da modificação em qualquer substância da resistência elétrica para cada nível de mudança de temperatura. Aqui está uma pergunta para você, qual é a unidade do coeficiente de resistência de temperatura?
