Puede que haya notado en la tabla de resistencias específicas que todas las cifras estaban especificadas a una temperatura de 20° Celsius. Si sospechó que esto significaba que la resistencia específica de un material puede cambiar con la temperatura, ¡estaba en lo cierto!
Los valores de resistencia de los conductores a cualquier temperatura que no sea la estándar (normalmente especificada a 20 Celsius) en la tabla de resistencias específicas deben determinarse a través de otra fórmula:
La constante «alfa» (α) se conoce como el coeficiente de temperatura de la resistencia y simboliza el factor de cambio de la resistencia por grado de cambio de temperatura. Al igual que todos los materiales tienen una determinada resistencia específica (a 20° C), también cambian la resistencia según la temperatura en determinadas cantidades. En el caso de los metales puros, este coeficiente es un número positivo, lo que significa que la resistencia aumenta al aumentar la temperatura. Para los elementos carbono, silicio y germanio, este coeficiente es un número negativo, lo que significa que la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. Para algunas aleaciones metálicas, el coeficiente de temperatura de la resistencia es muy cercano a cero, lo que significa que la resistencia apenas cambia con las variaciones de temperatura (¡una buena propiedad si se quiere construir una resistencia de precisión con alambre metálico!) La siguiente tabla muestra los coeficientes de temperatura de la resistencia para varios metales comunes, tanto puros como aleados:
Coeficientes de temperatura de resistencia a 20 grados centígrados
| Material | Elemento/Aleación | «alfa» por grado Celsius | ||
|---|---|---|---|---|
| Níquel | Elemento | 0.005866 | ||
| Hierro | Elemento | 0.005671 | ||
| Molibdeno | Elemento | 0,004579 | ||
| Tungsteno | Elemento | 0,004403 | Elemento | 0.004308 |
| Cobre | Elemento | 0,004041 | ||
| Plata | Elemento | 0,003819 | ||
| Elemento | 0.003729 | |||
| Oro | Elemento | 0,003715 | Zinc | Elemento | 0.003847 |
| Acero* | Aleación | 0,003 | Nicromo | Aleación | 0.00017 | Nicromo V | Aleación | 0,00013 | Manganina | Aleación | +/- 0,000015 | Constantan | Aleación | -0.000074 |
* = Aleación de acero al 99,5 por ciento de hierro, 0.5 por ciento de tys de carbono
Veamos un circuito de ejemplo para ver cómo la temperatura puede afectar a la resistencia del cable, y en consecuencia al rendimiento del circuito:
Este circuito tiene una resistencia total del cable (cable 1 + cable 2) de 30 Ω a temperatura estándar. Estableciendo una tabla de valores de tensión, corriente y resistencia obtenemos:
A 20° Celsius, obtenemos 12,5 voltios a través de la carga y un total de 1,5 voltios (0,75 + 0,75) caídos a través de la resistencia del cable. Si la temperatura aumentara a 35° Celsius, podríamos determinar fácilmente el cambio de resistencia para cada trozo de cable. Asumiendo el uso de cable de cobre (α = 0,004041) obtenemos:
Recalculando los valores de nuestro circuito, vemos qué cambios traerá este aumento de temperatura:
Como puedes ver, el voltaje a través de la carga bajó (de 12.5 voltios a 12,42 voltios) y la caída de tensión a través de los cables subió (de 0,75 voltios a 0,79 voltios) como resultado del aumento de la temperatura. Aunque los cambios pueden parecer pequeños, pueden ser significativos para las líneas eléctricas que se extienden por kilómetros entre las centrales eléctricas y las subestaciones, las subestaciones y las cargas. De hecho, las compañías eléctricas a menudo tienen que tener en cuenta los cambios en la resistencia de las líneas resultantes de las variaciones estacionales de temperatura a la hora de calcular la carga admisible del sistema.
REVISIÓN:
- La mayoría de los materiales conductores cambian su resistencia específica con los cambios de temperatura. Por ello, las cifras de resistencia específica se especifican siempre a una temperatura estándar (normalmente 20° o 25° Celsius).
- El factor de cambio de resistencia por grado Celsius de cambio de temperatura se denomina coeficiente de temperatura de la resistencia. Este factor se representa con la letra griega minúscula «alfa» (α).
- Un coeficiente positivo para un material significa que su resistencia aumenta con un incremento de la temperatura. Los metales puros suelen tener coeficientes de resistencia de temperatura positivos. Los coeficientes que se acercan a cero pueden obtenerse mediante la aleación de ciertos metales.
- Un coeficiente negativo para un material significa que su resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Los materiales semiconductores (carbono, silicio, germanio) suelen tener coeficientes de resistencia de temperatura negativos.
- La fórmula utilizada para determinar la resistencia de un conductor a una temperatura distinta a la especificada en una tabla de resistencias es la siguiente:
- Hoja de trabajo del coeficiente de temperatura de la resistencia
Hojas de trabajo relacionadas:
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