¿Sabías que la temperatura puede tener un impacto significativo en la resistencia de los materiales? En este artículo, exploraremos el fascinante fenómeno del efecto de la temperatura sobre la resistencia y cómo puede influir en diversos ámbitos, desde la electrónica hasta la ingeniería. Descubre cómo la temperatura puede alterar las propiedades de los materiales y cómo esto puede afectar el rendimiento de diferentes dispositivos y estructuras. ¡Prepárate para adentrarte en el apasionante mundo de la relación entre temperatura y resistencia!
El efecto de la temperatura sobre la resistencia del conductor es un aumento en el valor de la resistencia con un aumento en la temperatura. La resistencia del conductor es proporcional a la temperatura. El aumento de temperatura del conductor aumenta su resistencia. La resistividad del conductor cambia con la temperatura y provoca un aumento de la resistencia.
La resistencia del conductor cambia con un cambio en su dimensión física. Conductor resistencia es proporcional a la longitud e inversamente proporcional al área. Por lo tanto, la resistencia de un valor particular tiene una cierta longitud y diámetro de alambre. Sin embargo, los materiales conductores tienden a aumentar su resistencia con el aumento de la temperatura. Contrariamente a esto, la resistencia del material aislante disminuye con el aumento de la temperatura.
Efecto de la temperatura sobre la resistencia del material.
Veremos el efecto de la temperatura sobre la resistencia de los siguientes tipos de materiales.
- Conductor
- Aislante
- Semiconductor
El efecto de la temperatura sobre la resistencia es diferente para el conductor, el aislante y el semiconductor.
Efecto de la temperatura sobre la resistencia del conductor.
en un conductor, que ya tiene una gran cantidad de electrones libres fluyendo a través de él, la vibración de los átomos provoca muchas colisiones entre los electrones libres y los electrones cautivos. Cada colisión consume algo de energía del electrón libre y es la causa básica de la resistencia. Cuanto más se empujan los átomos en el material, más colisiones tienen lugar.
La razón del cambio en la resistividad es la temperatura, y la temperatura depende de la corriente que fluye en el circuito. Básicamente, el flujo de corriente es en realidad el movimiento de electrones de un átomo a otro bajo la influencia de un campo eléctrico. Los electrones son partículas muy pequeñas cargadas negativamente que repelen la carga eléctrica negativa y atraen la carga eléctrica positiva. Por lo tanto, bajo la aplicación del potencial eléctrico, los electrones migran de átomo a átomo, y finalmente hacia el terminal positivo.
Solo algunos electrones son libres de migrar, sin embargo, otros electrones dentro de cada átomo están tan fuertemente adheridos a su átomo particular que incluso un campo eléctrico no los desalojará. Por lo tanto, la corriente que fluye en el material se debe al movimiento de «electrones libres» y la cantidad de electrones libres dentro de cualquier material en comparación con los que están estrechamente unidos a sus átomos es lo que determina si un material es un buen conductor (muchos electrones libres) o un buen aislante (apenas hay electrones libres).
El efecto del calor sobre la estructura atómica de un material es hacer que los átomos vibren, y cuanto mayor sea la temperatura, más violentamente vibrarán los átomos. La vibración del átomo debido a la colisión de electrones produce calor. La colisión dificulta el camino del flujo de electrones y, por lo tanto, la resistencia del conductor aumenta con el aumento de la temperatura.
Efecto de temperatura sobre la resistencia del aislador
En un aislante, sin embargo, hay una situación ligeramente diferente. Hay tan pocos electrones libres que difícilmente pueden causar un flujo de corriente. Casi todos los electrones están estrechamente unidos al núcleo del átomo. Es muy difícil romper el enlace a una temperatura normal. Calentar el material aislante hace vibrar los átomos, y si se calienta lo suficiente, los átomos vibran lo suficientemente violentamente como para liberar algunos de sus electrones cautivos, creando electrones libres para convertirse en portadores de corriente.
Los electrones libres pasan así de la banda de valencia a la banda de conducción y hacen que fluya la corriente. Por lo tanto, a una temperatura alta, la resistencia de un aislante cae y, en algunos materiales aislantes, la resistencia cae de forma bastante drástica.
Por tanto, la resistencia del aislador disminuye con el aumento de la temperatura.
Efecto de la temperatura sobre la resistencia del semiconductor.
en un semiconductor la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. La resistencia del material semiconductor disminuye de forma no lineal con el aumento de la temperatura. Por lo tanto, los dispositivos semiconductores exhiben no lineal o no óhmico características.
En un material donde la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura, se dice que el material tiene una coeficiente de temperatura positivo.
Cuando la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura, se dice que el material tiene una coeficiente de temperatura negativo.
En general, los conductores tienen un coeficiente de temperatura positivo, mientras que (a altas temperaturas) los aisladores tienen un coeficiente de temperatura negativo.
Diferentes materiales dentro de cada grupo tienen diferentes coeficientes de temperatura. Los materiales elegidos para la construcción de las resistencias utilizadas en los circuitos electrónicos tienen un coeficiente de temperatura positivo muy bajo. En uso, las resistencias hechas de dichos materiales tendrán solo aumentos muy leves en la resistividad y, por lo tanto, en su resistencia. El uso de dichos materiales para la fabricación de resistencias crea componentes cuyo valor cambia solo ligeramente en un rango de temperatura determinado. La resistencia utilizada como elemento calefactor tiene una muy baja temperatura positiva coeficiente.
El coeficiente de temperatura de la resistencia muestra el cambio en la resistencia con un cambio en la temperatura.
Usamos esta propiedad de los conductores para medir la temperatura. Los siguientes materiales tienen un gráfico de resistencia y temperatura casi lineal. Por lo tanto, los siguientes materiales son los más adecuados para la medición de temperatura.
- Detector de temperatura de resistencia (RTD) -Pt-100,Cu-54
- termistor
Ejemplo:
El resistencia de una termorresistencia de platino a la temperatura C es y en C es . Su resistencia a una temperatura desconocida es . Encuentre el valor de la temperatura desconocida.
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