Температурни коефицијент отпорности

ТЕМПЕРАТУРНИ АНОМАЛИИ: Как влияят на сърцата ни? - Събуди се (21.07.2018) (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Температурни коефицијент отпорности

Основна електрична енергија


Питање 1

Честа је појава електричног отпорности супстанце која се мења променама температуре. Објасните како бисте експериментално показали овај ефекат.

Открити одговор Сакриј одговор

Једноставно је показати промену супстанци са температуром. Занима ме да сазнам како можете разазнати квантитативно мерење ове промене. То јест, како бисте дизајнирали експеримент како би "додали број" ефекту промене отпорности с температуром "скривене белешке"> Напомене:

Ово питање је одлична полазна тачка за експеримент у класи. Постоји неколико начина на које се овај ефекат може показати.

Питање 2

Инструктор електронике жели да демонстрира својим ученицима ефекат електричног отпорника који се мења са температуром. Да би то урадио, одабрао је угљенични отпорник дужине око 3 центиметра и пречник 5 милиметара, црни у боји, са жицом на сваком крају и повезао га са охмметром. Кад год ухвати отпорник између његових прстију, охмметар одмах реагује показујући знатно смањени отпор.

Шта није у реду са овим експериментом?

Открити одговор Сакриј одговор

Ако је промена отпора заиста узрокована промјеном температуре отпорника, то не би требало бити тренутачно .

Напомене:

Морам признати, генеза овог питања била је искуство из сопственог образовања. Ово се заиста догодило! Још увек се сећам да сам буљио у демонстрације, збуњујући да би се отпор тако брзо и толико променио када би инструктор открио отпорника. Такође се сећам благе вређања инструктора усмереног на мене док сам покушавао да испричам моју забуну: "Шта је било? Превише компликовано за вас? "Молим вас, никада не поступајте према оваквим студентима.

Неки ученици верују да је експеримент недостатак јер очекују да ће се отпор повећати са повећаном температуром, а не падом. Ово, међутим, доноси основну претпоставку о природи температурних промена отпорности, што је лоше у науци. Нека експериментални докази говоре како тај феномен ради, немојте рећи шта би то требало учинити!

Разговарајте са својим ученицима о томе шта мисле да је прави механизам промене отпорности у овом експерименту и како би они модификовали експеримент како би изоловали температуру као једину променљиву варијаблу.

Питање 3

Ако бисмо прикључили електричну пилу у веома дугачак продужни кабл, а затим прикључили други крај кабла у конектор за напајање, приметили смо смањен ниво перформанси од пиле, у поређењу са начином рада када је директно укључен у исту посуду (без продужног кабла).

Утврдите да ли перформансе тестере постају боље или лошије како се температура амбијента повећава, и објасните свој одговор.

Открити одговор Сакриј одговор

Перформансе тестере погоршавају се када се температура амбијента повећава.

Напомене:

Разговарајте о природи проблема, у вези са Охмовим законом. Замолите ученике да објасне ефекат у смислу Охмовог закона и способности кабла да испоручи електричну енергију мотору тестере.

Питање 4

Електрична отпорност проводника на било којој температури може се израчунати према следећој једначини:

Р Т = Р р + Р р αТ - Р р αТ р

Где,

Р Т = Отпор проводника на температури Т

Р р = Отпор проводника на референтној температури Т р

α = Температурни коефицијент отпора на референтној температури Т р

Поједноставите ову једначину помоћу факторинга.

Открити одговор Сакриј одговор

Р Т = Р р (1 + α (Т - Т р ))

Питање о следећем питању: када се графикон са температуром (Т) приказује као независна варијабла и отпорност (Р Т ) као зависна варијабла (тј. Двоосни граф са Т на хоризонталном и Р на вертици), је ли резултирајућа плоча линеарна? Зашто или зашто не? Како је могуће рећи само посматрајући једначину, пре него што заправо планирамо графикон?

Напомене:

Само вјежба у алгебри овдје!

Питање 5

Запишемо решење једначина за температуру проводника (Т), с обзиром на његову отпорност на тој температури (Р Т ), његову резистенцију на стандардној референтној температури (Р р @ Т р ) и његовом температурном коефицијенту отпора при том истом референцу температура (α @ Т р ).

Открити одговор Сакриј одговор

Т =
Р Т


Р р

- 1


α

+ Т р

Напомене:

Студенти могу да нађу ову једначину негде у уџбеницима, али је ствар овог питања заправо да им се изводе алгебарске манипулације да би се ова једначина добила из другог.

Питање 6

Прецизни проводници отпорне на жице често су израђени од посебне металне легуре зване манганин . Шта је у вези са овом легуром што је боље да се користи у прецизној конструкцији отпорника?

Открити одговор Сакриј одговор

Вредност α легуре манганина је скоро нула.

Напомене:

Питајте своје ученике шта би могао радити отпорник жице од бакра или жељезне жице, уколико је подложан промјенама температуре.

Историјска белешка: током Другог светског рата, савезничке снаге су извршиле широку употребу аналогних рачунара за усмеравање отпуштања пројектила и падање бомби. За разлику од дигиталних рачунара који обављају математичке операције користећи сигнале за укључивање / искључивање и на тај начин су имуни на грешке узроковане благим промјенама вриједности компоненти, електронски аналогни рачунари представљају физичке варијабле у облику континуалних напона и струја и зависе од прецизности његовог конститутивног отпорници за израду прецизних резултата. Сећам се како сам читао једног од пионирских инжењера у тој области описао одличне добитке у тачности због најчешће побољшања конструкције отпорника. Без неких кључних побољшања у резисторској тачности и стабилности, аналогни рачунари у ратном добу би претрпјели значајне нетачности. Од свих ствари, низак отпорник је био утицајан дио савезничких ратних напора!

Питање 7

Дужина бакарне жице (α = 0.004041 при 20 о Ц) има отпор од 5 ома при 20 степени Целзијуса. Израчунајте његов отпор ако температура порасте на 50 степени Целзијуса.

Сада, узмите тај израчунани отпор и нову температуру од 50 о Ц, и израчунајте на који би отпор жице требало да иде ако се охлади до 20 о Ц. Оставите то као посебан проблем, радећи кроз све прорачуне, и немојте само рећи "5 ома" јер знате изворне услове!

Открити одговор Сакриј одговор

Р 50 о Ц = 5, 606 Ω

Ако сте добили одговор од Р 20 о Ц = 4, 927 Ω за други прорачун, направили сте честу грешку која није увек упозорена у уџбеницима! Пробајте поново математику. Ако имате одговарајући одговор од 5 Ω након друге процене, покушајте да схватите зашто је неко могао израчунати 4.927 Ω узимајући температуру од 50 ° Ц до 20 ° Ц.

Напомене:

Једна ствар коју ученици треба научити јесте да не могу једноставно користити формулу отпорне температуре, јер се нормално даје ако "референтна" (почетна) температура није иста као температура на којој је α назначена!

Питање 8

Израчунајте отпорност сваког од ових примера, имајући у виду њихову отпорност на референтној температури (Р р @ Т р ) и њихове садашње температуре (Т):

• Пример 1: Бакар; Р р = 200 Ω @ Т р = 20 о Ц; Т = 45 о Ц; Р Т =
• Пример 2: Бакар; Р р = 10 кΩ @ Т р = 20 о Ц; Т = 5 о Ц; Р Т =
• пример 3: алуминијум; Р р = 1.250 Ω @ Т р = 20 о Ц; Т = 100 о Ц; Р Т =
• пример 4: гвожђе; Р р = 35, 4 Ω @ Т р = 20 о Ц; Т = -40 о Ц; Р Т =
• пример 5: никал; Р р = 525 Ω @ Т р = 20 о Ц; Т = 70 о Ц; Р Т =
• Пример 6: Злато; Р р = 25 кΩ @ Т р = 20 о Ц; Т = 65 о Ц; Р Т =
• Пример 7: Волфрам; Р р = 2, 2 кΩ @ Т р = 20 о Ц; Т = -10 о Ц; Р Т =
• Пример 8: Бакар; Р р = 350 Ω @ Т р = 10 о Ц; Т = 35 о Ц; Р Т =
• Пример 9: Бакар; Р р = 1, 5 кΩ @ Т р = -25 о Ц; Т = -5 о Ц; Р Т =
• Пример 10: сребро; Р р = 3, 5 МΩ @ Т р = 45 о Ц; Т = 10 о Ц; Р Т =
Открити одговор Сакриј одговор

• Пример 1: Р Т = 220, 2 Ω
• Пример 2: Р Т = 9, 394 кΩ
• Пример 3: Р Т = 1.681 кΩ
• Пример 4: Р Т = 23, 35 Ω
• Пример 5: Р Т = 679 Ω
• Пример 6: Р Т = 29, 18 кΩ
• Пример 7: Р Т = 1.909 кΩ
• Пример 8: Р Т = 386, 8 Ω
• Пример 9: Р Т = 1.648 кΩ
• Пример 10: Р Т = 3.073 МΩ

Напомене:

Студенти могу наћи потешкоће у добијању одговарајућих одговора за последња три примерка (8, 9 и 10). Кључ за коректно извођење прорачуна је претпостављена температура при којој се даје α број за сваки метални тип. Ова референтна температура можда није иста као референтна температура дата у питању!

Ево вредности α које сам користио у својим прорачунима, све при референтној температури од 20 о Ц:

• Бакар = 0.004041
• Алуминијум = 0.004308
• Железо = 0.005671
• Никл = 0.005866
• Злато = 0.003715
• Волфрам = 0.004403
• Сребро = 0.003819

Извори ваших ученика могу се мало разликовати од ових података.

Питање 9

Споол # 10 АВГ алуминијумске жице је 500 метара. Ако је температура околине 80 о Ф, који је његов енд-то-енд електрични отпор? Објасните све прорачуне потребне за решавање овог проблема.

Открити одговор Сакриј одговор

0.7899 Ω

Напомене:

Решавањем овог проблема потребно је интегрирати неколико концепата: израчунавање отпорности жице с обзиром на свој метал, дужину и мерач; претварање између различитих температурних јединица; и израчунавање смена отпорности због температуре.

Питање 10

Сијалица са жаруљем има отпорност на филамент 5.7 Ω када је на собној температури (20 о Ц), али се извлачи само 225 мА када се напаја енергијом од 12 волта ДЦ. С обзиром да је филамент израђен од метала од волфрама, израчунајте његову температуру у степенима Ф када се напаја из 12 ВДЦ извора.

Открити одговор Сакриј одговор

Т = 3.484 о Ф

Напомене:

Решавањем овог проблема потребно је интегрирати неколико концепата: Охмов закон, претварање између различитих температурних јединица и израчунавање температуре од смене отпора.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →