Temperaturen påverkar signifikant motstånd hos metaller. Detta förhållande styrs främst av följande:
1. Ökad temperatur, ökat motstånd: För de flesta metaller ökar Motståndet när temperaturen stiger . Detta beror på:
* ökade termiska vibrationer: När temperaturen ökar vibrerar atomer inom metallgitteret mer kraftfullt. Denna ökade rörelse gör det svårare för elektroner att flyta fritt genom materialet och öka motståndet.
* Elektronspridning: Vibrerande atomer fungerar som hinder för att flytta elektroner, vilket får dem att sprida oftare, hindra deras totala rörelse och öka motståndet.
2. Linjär relation: För de flesta metaller inom ett måttligt temperaturområde är förändringen i motstånd ungefär linjär med temperaturförändringen. Detta innebär att motståndet ökar proportionellt mot temperaturökningen.
3. Resistivitet: Förhållandet mellan temperatur och motstånd kan uttryckas med användning av begreppet resistivitet (ρ) , som är en materiell egenskap som kvantifierar dess motstånd mot elektriskt strömflöde. För metaller ökar resistiviteten vanligtvis linjärt med temperaturen, uttryckt av följande ekvation:
ρ (t) =ρ (t₀) [1 + α (t - t₀)]
Där:
* ρ (t) är resistiviteten vid temperatur t
* ρ (t₀) är resistiviteten vid en referenstemperatur T₀ (vanligtvis 20 ° C)
* α är temperaturkoefficienten för resistivitet (en materialegenskap)
* T är temperaturen i ° C
4. Undantag:
* Vissa metaller, som nikrom (NICR -legering), har en mycket mindre temperaturkoefficient för resistivitet (a) jämfört med rena metaller , vilket innebär att deras motstånd förändras mindre signifikant med temperaturen. Detta gör dem idealiska för applikationer som värmeelement.
* Vid mycket låga temperaturer (nära absolut noll) visar vissa metaller Superconductivity **, där deras motstånd sjunker till noll, vilket möjliggör strömflöde utan energiförlust.
Sammanfattningsvis:
* För de flesta metaller ökar motståndet med temperaturen på grund av ökade termiska vibrationer och elektronspridning.
* Detta förhållande är i allmänhet linjärt inom ett måttligt temperaturområde.
* Resistivitet kan användas för att kvantifiera det temperaturberoende motståndet hos ett material.
* Vissa metaller, som Nichrome, har en mindre temperaturkoefficient för resistivitet, vilket gör dem användbara för specifika applikationer.
* Vid extremt låga temperaturer blir vissa metaller superledande och uppvisar nollmotstånd.
Att förstå förhållandet mellan temperatur och motstånd är avgörande i olika tillämpningar, inklusive:
* Design av elektriska kretsar: Att överväga temperatureffekter på motstånd är avgörande för att säkerställa korrekt kretsdrift under olika förhållanden.
* Temperaturavkänning: Termistorer, som är motstånd med temperaturberoende motstånd, används ofta i temperaturavkänningstillämpningar.
* Materialvetenskap: Att studera temperaturberoendet av motstånd hjälper till att förstå materialens fysiska egenskaper och utveckla nya material med önskade egenskaper.
