प्रतिकार कसा तापमानावर अवलंबून असतो

त्याच्या प्रॅक्टिसमध्ये, प्रत्येक इलेक्ट्रिशियनला धातू, अर्धसंवाहक, वायू आणि द्रवपदार्थांमध्ये चार्ज वाहकांच्या उत्तीर्णतेसाठी वेगवेगळ्या परिस्थितींचा सामना करावा लागतो. विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता विद्युत प्रतिकारामुळे प्रभावित होते, जी पर्यावरणाच्या प्रभावाखाली विविध प्रकारे बदलते.

या घटकांपैकी एक म्हणजे तापमानाचा संपर्क. हे वर्तमान प्रवाहाच्या परिस्थितीत लक्षणीय बदल करत असल्याने, इलेक्ट्रिकल उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये डिझाइनरद्वारे ते विचारात घेतले जाते. इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्सच्या देखभाल आणि ऑपरेशनमध्ये गुंतलेल्या इलेक्ट्रिकल कर्मचार्‍यांनी व्यावहारिक कामात या कार्यांचा सक्षमपणे वापर केला पाहिजे.

धातूंच्या विद्युत प्रतिकारावर तापमानाचा प्रभाव

शालेय भौतिकशास्त्र अभ्यासक्रमात, असा प्रयोग करण्याचा प्रस्ताव आहे: एक अँमीटर, एक बॅटरी, वायरचा तुकडा, कनेक्टिंग वायर आणि टॉर्च घ्या. बॅटरीसह अँमीटरऐवजी, आपण ओममीटर कनेक्ट करू शकता किंवा मल्टीमीटरमध्ये त्याचा मोड वापरू शकता.

पुढे, आपल्याला चित्रात दर्शविलेले इलेक्ट्रिकल सर्किट एकत्र करणे आणि सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह मोजणे आवश्यक आहे.त्याचे मूल्य मिलिअममीटर स्केलवर काळ्या बाणाने दर्शविले जाते.

आता आम्ही बर्नरची ज्योत वायरवर आणतो आणि ती गरम करण्यास सुरवात करतो. तुम्ही ammeter बघितल्यास, तुम्हाला दिसेल की सुई डावीकडे सरकेल आणि लाल रंगात चिन्हांकित केलेल्या स्थितीपर्यंत पोहोचेल.

प्रयोगाचा परिणाम असे दर्शवितो की जेव्हा धातू गरम होतात तेव्हा त्यांची चालकता कमी होते आणि त्यांचा प्रतिकार वाढतो.

या घटनेचे गणितीय औचित्य चित्रातील सूत्रांद्वारे दिलेले आहे. खालच्या अभिव्यक्तीमध्ये हे स्पष्टपणे दिसून येते की मेटल कंडक्टरचा विद्युत प्रतिकार «R» त्याच्या तापमान «T» च्या थेट प्रमाणात आहे आणि इतर अनेक पॅरामीटर्सवर अवलंबून आहे.

धातू गरम केल्याने सरावामध्ये विद्युत प्रवाह कसा मर्यादित होतो

तप्त दिवे

दररोज दिवे चालू असताना, आम्हाला या गुणधर्माचे प्रकटीकरण इनॅन्डेन्सेंट दिवांमध्ये आढळते. चला 60 वॅटच्या बल्बवर साधे मोजमाप करू.

4.5 व्ही लो-व्होल्टेज बॅटरीद्वारे समर्थित सर्वात सोप्या ओममीटरसह, आम्ही बेसच्या संपर्कांमधील प्रतिकार मोजतो आणि 59 ओमचे मूल्य पाहतो. हे मूल्य कोल्ड थ्रेडच्या मालकीचे आहे.

आम्ही सॉकेटमध्ये बल्ब स्क्रू करू आणि 220 व्होल्टच्या होम नेटवर्कचे व्होल्टेज अॅमीटरद्वारे कनेक्ट करू. ammeter सुई 0.273 amps वाचेल. पासून सर्किटच्या विभागासाठी ओमचा नियम तापलेल्या अवस्थेत धाग्याचा प्रतिकार निश्चित करा. ते 896 ohms असेल आणि मागील ओममीटर रीडिंग 15.2 पटीने ओलांडते.

हे अतिरेक चमकदार शरीराच्या धातूचे ज्वलन आणि नाश होण्यापासून संरक्षण करते, व्होल्टेज अंतर्गत दीर्घकालीन ऑपरेशन सुनिश्चित करते.

पॉवर-ऑन ट्रान्सियंट्स

जेव्हा धागा कार्यरत असतो, तेव्हा विद्युत प्रवाहाद्वारे गरम करणे आणि वातावरणातील उष्णतेचा काही भाग काढून टाकणे दरम्यान त्यावर थर्मल संतुलन तयार केले जाते. परंतु स्विचिंगच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, जेव्हा व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा ट्रान्झिएंट्स उद्भवतात, ज्यामुळे इनरश करंट तयार होतो, ज्यामुळे फिलामेंट बर्न होऊ शकते.

क्षणिक प्रक्रिया थोड्या काळासाठी घडतात आणि या वस्तुस्थितीमुळे घडतात की धातू गरम करताना विद्युत प्रतिकार वाढण्याचा दर विद्युत् प्रवाहाच्या वाढीशी जुळत नाही. त्यांच्या पूर्ण झाल्यानंतर, ऑपरेशनची पद्धत स्थापित केली जाते.

जेव्हा दिवा बराच काळ चमकतो, तेव्हा त्याच्या फिलामेंटची जाडी हळूहळू गंभीर स्थितीत पोहोचते, ज्यामुळे बर्निंग होते बहुतेकदा, हा क्षण पुढील नवीन स्विच ऑनवर येतो.

दिव्याचे आयुष्य वाढवण्यासाठी, हा इनरश करंट विविध मार्गांनी कमी केला जातो:

1. सुरळीत पुरवठा आणि तणाव मुक्त करणारी उपकरणे;

2. रेझिस्टर्स, सेमीकंडक्टर्स किंवा थर्मिस्टर्स (थर्मिस्टर्स) च्या फिलामेंटशी मालिका कनेक्शनसाठी सर्किट्स.

ऑटोमोटिव्ह लाइटिंग फिक्स्चरसाठी इनरश करंट मर्यादित करण्याच्या एका मार्गाचे उदाहरण खालील फोटोमध्ये दर्शविले आहे.

येथे FU फ्यूजद्वारे स्विच SA चालू केल्यानंतर बल्बला करंट पुरवला जातो आणि रेझिस्टर R द्वारे मर्यादित असतो, ज्याचे नाममात्र मूल्य निवडले जाते जेणेकरुन ट्रान्झिएंट्स दरम्यान इनरश करंट नाममात्र मूल्यापेक्षा जास्त नसेल.

जेव्हा फिलामेंट गरम होते, तेव्हा त्याचा प्रतिकार वाढतो, ज्यामुळे त्याच्या संपर्कांमधील संभाव्य फरक आणि KL1 रिलेच्या समांतर-कनेक्ट केलेल्या कॉइलमध्ये वाढ होते.जेव्हा व्होल्टेज रिले सेटिंग मूल्यापर्यंत पोहोचते, तेव्हा KL1 चा सामान्यपणे उघडलेला संपर्क बंद होईल आणि रेझिस्टरला बायपास करेल. आधीच स्थापित मोडचा ऑपरेटिंग प्रवाह बल्बमधून वाहू लागेल.

प्रतिरोधक थर्मामीटर

मेटलच्या तपमानाचा त्याच्या विद्युतीय प्रतिकारावर होणारा परिणाम मोजमाप यंत्रांच्या ऑपरेशनमध्ये वापरला जातो. त्यांना म्हणतात प्रतिरोधक थर्मामीटर.

त्यांचे संवेदनशील घटक पातळ धातूच्या वायरने बनवले जातात ज्याचा प्रतिकार विशिष्ट तापमानात काळजीपूर्वक मोजला जातो. हा धागा स्थिर थर्मल गुणधर्म असलेल्या घरामध्ये बसविला जातो आणि संरक्षक आवरणाने झाकलेला असतो. तयार केलेली रचना अशा वातावरणात ठेवली जाते ज्याचे तापमान सतत निरीक्षण केले पाहिजे.

इलेक्ट्रिकल सर्किटचे कंडक्टर संवेदनशील घटकाच्या टर्मिनल्सवर माउंट केले जातात, जे प्रतिकार मापन सर्किटला जोडतात. डिव्हाइसच्या पूर्वी केलेल्या कॅलिब्रेशनच्या आधारावर त्याचे मूल्य तापमान मूल्यांमध्ये रूपांतरित केले जाते.

बॅरेटर - वर्तमान स्टॅबिलायझर

हायड्रोजन वायूसह काचेचे सीलबंद सिलिंडर आणि लोखंड, टंगस्टन किंवा प्लॅटिनमपासून बनवलेल्या धातूच्या वायरचे सर्पिल असलेल्या उपकरणाचे हे नाव आहे. हे डिझाइन दिसण्यात इनॅन्डेन्सेंट लाइट बल्बसारखे दिसते, परंतु विशिष्ट नॉन-रेखीय वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य आहे.

I — V वैशिष्ट्यावर, त्याच्या विशिष्ट श्रेणीमध्ये, एक कार्यरत क्षेत्र तयार होतो, जो हीटिंग घटकावर लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या चढउतारांवर अवलंबून नाही. या भागात, बॅरेट वीज पुरवठ्याच्या लहरीची भरपाई करते आणि त्याच्याशी जोडलेल्या मालिकेतील लोडसाठी वर्तमान स्टॅबिलायझर म्हणून काम करते.

बॅरेटचे ऑपरेशन फिलामेंट बॉडीच्या थर्मल जडत्वाच्या गुणधर्मांवर आधारित आहे, जे फिलामेंटच्या लहान क्रॉस-सेक्शन आणि त्याच्या सभोवतालच्या हायड्रोजनच्या उच्च थर्मल चालकताद्वारे प्रदान केले जाते. म्हणून, जेव्हा उपकरणाचे व्होल्टेज कमी होते, तेव्हा त्याच्या फिलामेंटमधून उष्णता काढून टाकणे वेगवान होते.

इनॅन्डेन्सेंट दिवे आणि इनॅन्डेन्सेंट दिवे यांच्यातील हा मुख्य फरक आहे, जेथे चमक टिकवून ठेवण्यासाठी ते फिलामेंटमधून संवहनी उष्णतेचे नुकसान कमी करण्याचा प्रयत्न करतात.

सुपरकंडक्टिव्हिटी

सामान्य सभोवतालच्या परिस्थितीत, जेव्हा मेटल कंडक्टर थंड होतो, तेव्हा त्याची विद्युत प्रतिरोधकता कमी होते.

केल्विन मापन प्रणालीनुसार जेव्हा गंभीर तापमान शून्य अंशाच्या जवळ पोहोचते, तेव्हा शून्याच्या प्रतिकारात तीव्र घट होते. योग्य चित्र पारासाठी अशी अवलंबित्व दर्शवते.

ही घटना, ज्याला सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात, संशोधनाचे एक आशाजनक क्षेत्र मानले जाते जे साहित्य तयार करण्यासाठी जे लांब अंतरावर प्रसारित करताना विजेचे नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते.

तथापि, सुपरकंडक्टिव्हिटीचा सतत अभ्यास केल्याने अनेक नमुने उघड होतात जेथे इतर घटक गंभीर तापमानाच्या प्रदेशात धातूच्या विद्युत प्रतिकारावर परिणाम करतात. विशेषतः, जेव्हा पर्यायी प्रवाह त्याच्या दोलनांच्या वारंवारतेसह जातो, तेव्हा एक प्रतिकार होतो, ज्याचे मूल्य प्रकाश लहरींच्या कालावधीसह हार्मोनिक्ससाठी सामान्य मूल्यांच्या श्रेणीपर्यंत पोहोचते.

वायूंच्या विद्युतीय प्रतिकार/वाहकतेवर तापमानाचा प्रभाव

वायू आणि सामान्य हवा डायलेक्ट्रिक्स आहेत आणि वीज चालवत नाहीत.त्याच्या निर्मितीसाठी चार्ज वाहकांची आवश्यकता असते, जे बाह्य घटकांच्या परिणामी तयार झालेले आयन असतात.

उष्णतेमुळे आयनीकरण होऊ शकते आणि माध्यमाच्या एका ध्रुवापासून दुसऱ्या ध्रुवावर आयनची हालचाल होऊ शकते. तुम्ही हे एका साध्या प्रयोगाच्या उदाहरणाने तपासू शकता. चला तेच उपकरणे घेऊ ज्याचा वापर मेटल कंडक्टरच्या प्रतिकारावर गरम होण्याचा प्रभाव निर्धारित करण्यासाठी केला गेला होता, परंतु कंडक्टरऐवजी, आम्ही कंडक्टरला एअर स्पेसद्वारे विभक्त केलेल्या दोन मेटल प्लेट्स जोडतो.

सर्किटला जोडलेले अॅमीटर कोणतेही विद्युतप्रवाह दर्शवणार नाही. जर बर्नरची ज्योत प्लेट्सच्या दरम्यान ठेवली असेल, तर डिव्हाइसचा बाण शून्यातून विचलित होईल आणि वायू माध्यमातून जाणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाचे मूल्य दर्शवेल.

अशाप्रकारे, असे आढळून आले की गरम केल्यावर वायूंमध्ये आयनीकरण होते, ज्यामुळे विद्युतभारित कणांची हालचाल होते आणि माध्यमाचा प्रतिकार कमी होतो.

विद्युत् प्रवाहाचे मूल्य बाह्य लागू केलेल्या व्होल्टेज स्त्रोताची शक्ती आणि त्याच्या संपर्कांमधील संभाव्य फरकाने प्रभावित होते. ते उच्च मूल्यांवर वायूंच्या इन्सुलेटिंग लेयरमधून तोडण्यास सक्षम आहे. गडगडाटी वादळाच्या वेळी विजेचा नैसर्गिक स्त्राव हे निसर्गातील अशा प्रकरणाचे वैशिष्ट्यपूर्ण प्रकटीकरण आहे.

वायूंमधील वर्तमान प्रवाहाच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याचे अंदाजे दृश्य आलेखामध्ये दर्शविले आहे.

सुरुवातीच्या टप्प्यात, तापमान आणि संभाव्य फरकाच्या प्रभावाखाली, आयनीकरण आणि विद्युत् प्रवाहात वाढ अंदाजे रेषीयपणे दिसून येते. वक्र नंतर क्षैतिज दिशा प्राप्त करते जेव्हा व्होल्टेजमध्ये वाढ झाल्यामुळे विद्युत् प्रवाहात वाढ होत नाही.

विनाशाचा तिसरा टप्पा तेव्हा होतो जेव्हा लागू केलेल्या क्षेत्राची उच्च उर्जा आयनांना गती देते ज्यामुळे ते तटस्थ रेणूंशी टक्कर होऊ लागतात आणि त्यांच्यापासून मोठ्या प्रमाणात नवीन चार्ज वाहक तयार होतात. परिणामी, विद्युत् प्रवाह झपाट्याने वाढतो, ज्यामुळे डायलेक्ट्रिक लेयरचे ब्रेकडाउन होते.

गॅस चालकतेचा व्यावहारिक वापर

रेडिओ-इलेक्ट्रॉन दिवे आणि फ्लोरोसेंट दिवे मध्ये वायूंमधून विद्युत प्रवाहाची घटना वापरली जाते.

या उद्देशासाठी, दोन इलेक्ट्रोड सीलबंद काचेच्या सिलेंडरमध्ये अक्रिय वायूसह ठेवलेले आहेत:

1. एनोड;

2. कॅथोड.

फ्लोरोसेंट दिव्यामध्ये, ते फिलामेंट्सच्या स्वरूपात बनवले जातात जे थर्मिओनिक रेडिएशन तयार करण्यासाठी चालू केल्यावर गरम होतात. फ्लास्कच्या आतील पृष्ठभागावर फॉस्फरसचा थर असतो. हे इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहाद्वारे पारा वाष्पाने उत्सर्जित केलेल्या इन्फ्रारेड रेडिएशनद्वारे तयार केलेल्या प्रकाशाच्या दृश्यमान स्पेक्ट्रमचे उत्सर्जन करते.

जेव्हा बल्बच्या वेगवेगळ्या टोकांना असलेल्या इलेक्ट्रोड्समध्ये विशिष्ट मूल्याचा व्होल्टेज लागू केला जातो तेव्हा डिस्चार्ज करंट होतो.

जेव्हा एखादा तंतू जळतो तेव्हा या इलेक्ट्रोडचे इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन विस्कळीत होते आणि दिवा जळत नाही. तथापि, आपण कॅथोड आणि एनोडमधील संभाव्य फरक वाढविल्यास, बल्बच्या आत पुन्हा गॅस डिस्चार्ज दिसून येईल आणि फॉस्फर ल्युमिनेसेन्स पुन्हा सुरू होईल.

हे खराब झालेल्या फिलामेंटसह एलईडी बल्ब वापरण्यास आणि त्यांचे सेवा आयुष्य वाढविण्यास अनुमती देते. हे केवळ लक्षात घेतले पाहिजे की त्याच वेळी त्यावरील व्होल्टेज अनेक वेळा वाढवणे आवश्यक आहे आणि यामुळे ऊर्जा वापर आणि सुरक्षित वापराचे धोके लक्षणीय वाढतात.

द्रव्यांच्या विद्युत प्रतिकारावर तापमानाचा प्रभाव

बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत केशन आणि आयनच्या हालचालींमुळे द्रवपदार्थांमध्ये विद्युत् प्रवाह तयार होतो. इलेक्ट्रॉनद्वारे चालकतेचा फक्त एक छोटासा अंश प्रदान केला जातो.

द्रव इलेक्ट्रोलाइटच्या विद्युत प्रतिकारावर तापमानाचा प्रभाव चित्रात दर्शविलेल्या सूत्राद्वारे वर्णन केला आहे. त्यात तापमान गुणांक α चे मूल्य नेहमी ऋण असते, नंतर जसे जसे गरम वाढते, वाहकता वाढते आणि प्रतिकार कमी होतो, आलेखात दर्शविल्याप्रमाणे.

लिक्विड ऑटोमोटिव्ह (आणि केवळ नाही) बॅटरी चार्ज करताना ही घटना लक्षात घेतली पाहिजे.

सेमीकंडक्टर्सच्या विद्युत प्रतिकारावर तापमानाचा प्रभाव

तापमानाच्या प्रभावाखाली सेमीकंडक्टर सामग्रीचे गुणधर्म बदलल्याने त्यांचा वापर करणे शक्य झाले:

• थर्मल प्रतिकार;

• थर्मोकूपल्स;

• रेफ्रिजरेटर्स;

• हीटर्स

थर्मिस्टर्स

या नावाचा अर्थ अर्धसंवाहक उपकरणे आहेत जे उष्णतेच्या प्रभावाखाली त्यांचे विद्युत प्रतिकार बदलतात. त्यांचे प्रतिरोधक तापमान गुणांक (TCR) धातूंच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या जास्त.

सेमीकंडक्टरसाठी टीसीआर मूल्य सकारात्मक किंवा नकारात्मक असू शकते. या पॅरामीटरनुसार, ते सकारात्मक «RTS» आणि नकारात्मक «NTC» थर्मिस्टर्समध्ये विभागले गेले आहेत. त्यांच्यात भिन्न वैशिष्ट्ये आहेत.

थर्मिस्टरच्या ऑपरेशनसाठी, त्याच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांपैकी एक बिंदू निवडला आहे:

• रेखीय विभाग तापमान नियंत्रित करण्यासाठी किंवा प्रवाह किंवा व्होल्टेज बदलण्यासाठी भरपाई करण्यासाठी वापरला जातो;

• TCS <0 सह घटकांची I — V ची उतरती शाखा रिले म्हणून सेमीकंडक्टरचा वापर करण्यास अनुमती देते.

रिले थर्मिस्टरचा वापर अतिउच्च फ्रिक्वेन्सीवर होणार्‍या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन प्रक्रियेचे निरीक्षण करण्यासाठी किंवा मोजण्यासाठी सोयीस्कर आहे. हे सिस्टममध्ये त्यांचा वापर सुनिश्चित करते:

1. उष्णता नियंत्रण;

2. फायर अलार्म;

3. बल्क मीडिया आणि द्रव्यांच्या प्रवाह दराचे नियमन.

लहान TCR > 0 असलेले सिलिकॉन थर्मिस्टर्स शीतकरण प्रणाली आणि ट्रान्झिस्टरच्या तापमान स्थिरीकरणासाठी वापरले जातात.

थर्माकोपल्स

हे सेमीकंडक्टर सीबेक घटनेच्या आधारावर कार्य करतात: जेव्हा दोन विखुरलेल्या धातूंचा सोल्डर जॉइंट गरम केला जातो तेव्हा बंद सर्किटच्या जंक्शनवर एक EMF उद्भवते. अशा प्रकारे, ते थर्मल उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात.

अशा दोन घटकांच्या बांधणीला थर्मोकूपल म्हणतात. त्याची कार्यक्षमता 7 ÷ 10% च्या आत आहे.

थर्मोकपल्सचा वापर डिजिटल कंप्युटिंग उपकरणांसाठी थर्मोमीटरमध्ये केला जातो ज्यांना लघु आकार आणि उच्च वाचन अचूकता आवश्यक असते, तसेच कमी उर्जा वर्तमान स्त्रोत आवश्यक असतात.

सेमीकंडक्टर हीटर्स आणि रेफ्रिजरेटर्स

ते थर्मोकूपल्सचा पुनर्वापर करून कार्य करतात ज्यामधून विद्युत प्रवाह जातो. या प्रकरणात, जंक्शनच्या एका ठिकाणी ते गरम केले जाते आणि विरुद्ध ठिकाणी ते थंड केले जाते.

सेलेनियम, बिस्मथ, अँटीमोनी, टेल्युरियमवर आधारित सेमीकंडक्टर कनेक्शन थर्मोकूपलमध्ये 60 अंशांपर्यंत तापमानातील फरक सुनिश्चित करण्यास अनुमती देतात. यामुळे कूलिंग चेंबरमध्ये -16 अंशांपर्यंत तापमानासह अर्धसंवाहकांपासून रेफ्रिजरेटरची रचना तयार करणे शक्य झाले.