Być może zauważyłeś w tabeli oporu właściwego, że wszystkie wartości zostały podane w temperaturze 20° Celsjusza. Jeśli podejrzewałeś, że oznacza to, że opór właściwy materiału może zmieniać się wraz z temperaturą, to miałeś rację!

Wartości oporu dla przewodników w każdej temperaturze innej niż temperatura standardowa (zwykle określona na 20 stopni Celsjusza) w tabeli oporu właściwego muszą być określone za pomocą jeszcze jednego wzoru:

Stała „alfa” (α) jest znana jako temperaturowy współczynnik oporu i symbolizuje współczynnik zmiany oporu na stopień zmiany temperatury. Tak jak wszystkie materiały mają określoną oporność właściwą (w temperaturze 20° C), tak samo zmieniają one oporność w zależności od temperatury o określoną wartość. Dla czystych metali współczynnik ten jest liczbą dodatnią, co oznacza, że opór rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Dla pierwiastków takich jak węgiel, krzem i german współczynnik ten jest liczbą ujemną, co oznacza, że opór maleje wraz ze wzrostem temperatury. Dla niektórych stopów metali temperaturowy współczynnik oporu jest bardzo bliski zeru, co oznacza, że opór prawie w ogóle nie zmienia się wraz ze zmianami temperatury (dobra cecha, jeśli chcesz zbudować precyzyjny opornik z metalowego drutu!). W poniższej tabeli podano temperaturowe współczynniki oporu dla kilku popularnych metali, zarówno czystych jak i stopów:

Temperaturowe współczynniki rezystancji w temperaturze 20 stopni Celsjusza

* = Stop stali o zawartości 99,5 procent żelaza, 0.5 procent węgla tys

Przyjrzyjmy się przykładowemu obwodowi, aby zobaczyć, jak temperatura może wpływać na opór drutu, a w konsekwencji na wydajność obwodu:

Ten obwód ma całkowity opór drutu (drut 1 + drut 2) wynoszący 30 Ω w standardowej temperaturze. Ustawiając tabelę wartości napięcia, prądu i oporu otrzymujemy:

Przy temperaturze 20° Celsjusza otrzymujemy 12,5 V przez obciążenie i w sumie 1,5 V (0,75 + 0,75) przez opór drutu. Gdyby temperatura wzrosła do 35° Celsjusza, moglibyśmy łatwo określić zmianę oporu dla każdego kawałka drutu. Zakładając użycie drutu miedzianego (α = 0,004041) otrzymujemy:

Przeliczając wartości naszego obwodu, widzimy, jakie zmiany przyniesie ten wzrost temperatury:

Jak widać, napięcie na obciążeniu spadło (z 12.5 V do 12,42 V), a spadek napięcia na przewodach wzrósł (z 0,75 V do 0,79 V) w wyniku wzrostu temperatury. Choć zmiany te mogą wydawać się niewielkie, mogą być znaczące dla linii energetycznych ciągnących się kilometrami pomiędzy elektrowniami i podstacjami, podstacjami i odbiornikami. W rzeczywistości, firmy energetyczne często muszą uwzględniać zmiany rezystancji linii wynikające z sezonowych zmian temperatury przy obliczaniu dopuszczalnego obciążenia systemu.

PRZEGLĄD:

• Większość materiałów przewodzących zmienia rezystancję właściwą wraz ze zmianami temperatury. Z tego powodu wartości oporu właściwego są zawsze podawane w temperaturze standardowej (zwykle 20° lub 25° Celsjusza).
• Współczynnik zmiany oporu na każdy stopień zmiany temperatury nazywany jest temperaturowym współczynnikiem oporu. Współczynnik ten jest reprezentowany przez grecką małą literę „alfa” (α).
• Dodatni współczynnik dla materiału oznacza, że jego opór wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Czyste metale mają zazwyczaj dodatnie temperaturowe współczynniki oporu. Współczynniki zbliżone do zera można uzyskać poprzez stopienie niektórych metali.
• Ujemny współczynnik dla materiału oznacza, że jego opór maleje wraz ze wzrostem temperatury. Materiały półprzewodnikowe (węgiel, krzem, german) mają zazwyczaj ujemne temperaturowe współczynniki oporu.
• Wzór używany do określania oporu przewodnika w temperaturze innej niż podana w tabeli oporu jest następujący:

POWIĄZANE MODUŁY:

• Arkusz roboczy dotyczący temperaturowego współczynnika oporu

.