प्रतिरोध का तापमान गुणांक: सूत्र और मापने की विधि

इलेक्ट्रिकल या इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में, जब एक तार के माध्यम से करंट की आपूर्ति होती है तो तार की वजह से उसे गर्मी मिलती है प्रतिरोध । सही स्थिति में, प्रतिरोध ‘0 'होना चाहिए, लेकिन ऐसा नहीं होगा। जब तार गर्म हो जाता है, तो तापमान के अनुसार तार प्रतिरोध बदल जाता है। हालांकि यह पसंद किया जाता है कि प्रतिरोध स्थिर रहना चाहिए और इसके लिए स्वतंत्र होना चाहिए तापमान । इसलिए, तापमान के भीतर हर डिग्री परिवर्तन के लिए प्रतिरोध परिवर्तन को प्रतिरोध (TCR) के तापमान गुणांक के रूप में कहा जाता है। आम तौर पर, इसे एक प्रतीक अल्फा (α) के साथ दर्शाया जाता है। शुद्ध धातु का TCR सकारात्मक है क्योंकि जब तापमान बढ़ता है तो प्रतिरोध बढ़ जाएगा। इसलिए, अत्यधिक सटीक प्रतिरोध बनाने के लिए जहां प्रतिरोध संशोधित नहीं करता है वहां मिश्र आवश्यक है।

प्रतिरोध का तापमान गुणांक (TCR) क्या है?

हम जानते हैं कि कई सामग्रियां हैं और उनके कुछ प्रतिरोध हैं। तापमान की भिन्नता के आधार पर सामग्री में परिवर्तन का प्रतिरोध। तापमान में संशोधन और प्रतिरोध में संशोधन के बीच मुख्य संबंध TCR (प्रतिरोध के गुणांक) नामक पैरामीटर द्वारा दिया जा सकता है। इसे प्रतीक α (अल्फा) के साथ दर्शाया गया है।

प्राप्त करने योग्य सामग्री के आधार पर, TCR को दो प्रकारों में अलग किया जाता है जैसे प्रतिरोध का एक सकारात्मक तापमान गुणांक (PTCR) और प्रतिरोध का एक नकारात्मक तापमान गुणांक (NTCR)।

तापमान-गुणांक का प्रतिरोध

पीटीसीआर में, जब तापमान में वृद्धि होती है, तो सामग्री प्रतिरोध बढ़ जाएगा। उदाहरण के लिए, कंडक्टरों में जब तापमान बढ़ता है तो प्रतिरोध भी बढ़ता है। स्थिरांक और मैंगनीन जैसे मिश्र धातुओं के लिए, एक विशेष तापमान सीमा पर प्रतिरोध बहुत कम है। के लिये अर्धचालकों जैसे इंसुलेटर (रबर, लकड़ी), सिलिकॉन और जर्मेनियम और इलेक्ट्रोलाइट्स। प्रतिरोध कम हो जाता है तब तापमान में वृद्धि होगी इस प्रकार वे नकारात्मक TCR है।

धात्विक कंडक्टरों में, जब तापमान बढ़ता है तो निम्नलिखित कारकों के कारण प्रतिरोध बढ़ जाएगा जिसमें निम्नलिखित शामिल हैं।

• सीधे शुरुआती प्रतिरोध पर
• तापमान का बढ़ना।
• सामग्री के जीवन पर आधारित है।

प्रतिरोध के तापमान गुणांक के लिए सूत्र

कंडक्टर प्रतिरोध की गणना तापमान डेटा से किसी भी निर्दिष्ट तापमान पर की जा सकती है, यह TCR है, विशिष्ट तापमान पर इसका प्रतिरोध और तापमान का संचालन। सामान्य शब्दों में, प्रतिरोध सूत्र का तापमान गुणांक के रूप में व्यक्त किया जा सकता है

आर = आर_{संदर्भ}(1 + α (टी - ट्रेफ))

कहा पे

'R' 'T' तापमान पर प्रतिरोध है

‘आर_{संदर्भ}'ट्रेफ the तापमान पर प्रतिरोध है

। Α 'सामग्री का TCR है

‘T’ ° C में सामग्री का तापमान है

‘ट्रेफ’ वह संदर्भ तापमान होता है जिसके लिए तापमान का गुणांक बताया जाता है।

प्रतिरोधकता के तापमान गुणांक की SI इकाई प्रति डिग्री सेल्सियस या (/ डिग्री सेल्सियस) है

प्रतिरोध के गुणांक के तापमान की इकाई डिग्री सेल्सियस है

आम तौर पर, TCR (प्रतिरोध का तापमान गुणांक) 20 ° C तापमान के अनुरूप होता है। तो आम तौर पर इस तापमान को सामान्य कमरे के तापमान के रूप में लिया जाता है। इस प्रकार प्रतिरोध व्युत्पत्ति का तापमान गुणांक आम तौर पर इस विवरण में ले जाता है:

R = R20 (1 + α20 (T) 20))

कहा पे

‘R20’ 20 ° C पर प्रतिरोध है

° α20 '20 ° C पर TCR है

की TCR प्रतिरोधों तापमान की एक निश्चित सीमा पर सकारात्मक, नकारात्मक अन्यथा स्थिर है। सही रोकनेवाला का चयन तापमान क्षतिपूर्ति की आवश्यकता को रोक सकता है। कुछ अनुप्रयोगों में तापमान को मापने के लिए एक बड़े TCR की आवश्यकता होती है। इन अनुप्रयोगों के लिए इरादा प्रतिरोधों के रूप में जाना जाता है thermistors , जिसमें पीटीसी (प्रतिरोध का सकारात्मक तापमान गुणांक) या एनटीसी (प्रतिरोध का नकारात्मक तापमान गुणांक) होता है।

प्रतिरोध का सकारात्मक तापमान गुणांक

एक पीटीसी कुछ सामग्रियों को संदर्भित करता है जो एक बार उनके तापमान को बढ़ाने का अनुभव करते हैं फिर विद्युत प्रतिरोध भी बढ़ गया। जिन सामग्रियों में उच्च गुणांक होता है, वे तापमान के साथ त्वरित वृद्धि दिखाते हैं। एक PTC सामग्री को किसी दिए गए i / p वोल्टेज के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकतम तापमान को प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है क्योंकि एक विशेष बिंदु पर जब तापमान बढ़ता है तो विद्युत प्रतिरोध में वृद्धि होगी। प्रतिरोध सामग्री का सकारात्मक तापमान गुणांक स्वाभाविक रूप से एनटीसी सामग्री या रैखिक प्रतिरोध हीटिंग की तरह स्वाभाविक रूप से सीमित नहीं है। कुछ सामग्री जैसे पीटीसी रबर में भी तेजी से बढ़ता तापमान गुणांक है

प्रतिरोध का नकारात्मक तापमान गुणांक

एक एनटीसी कुछ सामग्रियों को संदर्भित करता है जो एक बार अनुभव करते हैं कि उनका तापमान बढ़ा है तो विद्युत प्रतिरोध कम हो जाएगा। जिन सामग्रियों में कम गुणांक होता है, वे तापमान के साथ तेजी से कमी दिखाते हैं। एनटीसी सामग्री मुख्य रूप से वर्तमान सीमाएं, थर्मिस्टर और बनाने के लिए उपयोग की जाती है तापमान सेंसर ।

मापने की विधि TCR

एक उपयुक्त तापमान पर प्रतिरोध मानों की गणना के माध्यम से एक प्रतिरोधक का TCR तय किया जा सकता है। TCR को तब मापा जा सकता है जब प्रतिरोध मान का सामान्य ढलान इस अंतराल से ऊपर हो। रैखिक संबंधों के लिए, यह सटीक है क्योंकि प्रतिरोध का तापमान गुणांक प्रत्येक तापमान पर स्थिर होता है। लेकिन, कई सामग्रियां हैं जिनमें गैर-रैखिक जैसे गुणांक हैं। उदाहरण के लिए, एक नाइक्रोम प्रतिरोधों के लिए उपयोग किया जाने वाला एक लोकप्रिय मिश्र धातु है, और TCR और तापमान के बीच मुख्य संबंध रैखिक नहीं है।

चूंकि TCR को सामान्य ढलान की तरह मापा जाता है, इसलिए TCR और तापमान के अंतराल की पहचान करना बहुत महत्वपूर्ण है। TCR को -55 ° C से 25 ° C और 25 ° C से 125 ° C तक के तापमान के लिए MIL-STD-202 तकनीक जैसे एक मानकीकृत पद्धति का उपयोग करके गणना की जा सकती है। क्योंकि अधिकतम गणना मूल्य TCR के रूप में पहचाना जाता है। यह तकनीक अक्सर कम मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए एक अवरोधक को इंगित करने के ऊपर प्रभाव डालती है।

कुछ सामग्रियों के लिए प्रतिरोध का तापमान गुणांक

20 ° C तापमान पर कुछ सामग्रियों का TCR नीचे सूचीबद्ध है।

• सिल्वर (Ag) सामग्री के लिए, TCR 0.0038 ° C है
• कॉपर (Cu) सामग्री के लिए, TCR 0.00386 ° C है
• गोल्ड (एयू) सामग्री के लिए, TCR 0.0034 ° C है
• एल्यूमीनियम (अल) सामग्री के लिए, TCR 0.00429 ° C है
• टंगस्टन (W) सामग्री के लिए, TCR 0.0045 ° C है
• लौह (Fe) सामग्री के लिए, TCR 0.00651 ° C है
• प्लेटिनम (Pt) सामग्री के लिए, TCR 0.003927 ° C है
• मैंगनिन (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) सामग्री के लिए, TCR 0.000002 ° C है
• बुध (Hg) सामग्री के लिए, TCR 0.0009 ° C है
• निक्रोम के लिए (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) सामग्री, TCR 0.0004 ° C है
• कॉन्स्टेंटन (Cu = 55% + Ni = 45%) सामग्री के लिए, TCR 0.00003 ° C है
• कार्बन (C) सामग्री के लिए, TCR - 0.0005 ° C है
• जर्मेनियम (जीई) सामग्री के लिए, TCR - 0.05 ° C है
• सिलिकॉन (Si) सामग्री के लिए, TCR - 0.07 ° C है
• पीतल (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%) सामग्री के लिए, TCR 0.0015 ° C है
• निकेल (नी) सामग्री के लिए, TCR 0.00641 ° C है
• टिन (एसएन) सामग्री के लिए, TCR 0.0042 ° C है
• जस्ता (Zn) सामग्री के लिए, TCR 0.0037 ° C है
• मैंगनीज (एमएन) सामग्री के लिए, TCR 0.00001 ° C है
• टैंटलम (टा) सामग्री के लिए, TCR 0.0033 ° C है

TCR प्रयोग

प्रतिरोध का गुणांक तापमान प्रयोग किया जाता है t नीचे समझाया गया है।

उद्देश्य

इस प्रयोग का मुख्य उद्देश्य किसी दिए गए कॉइल के TCR की खोज करना है।

उपकरण

इस प्रयोग के उपकरण में मुख्य रूप से कनेक्टिंग वायर, केरी फोस्टर ब्रिज, रेसिस्टेंस बॉक्स, लीड संचायक, वन-वे की, अज्ञात लो रेसिस्टर, जॉकी, गैल्वेनोमीटर, आदि शामिल हैं।

विवरण

एक केरी फोस्टर ब्रिज मुख्य रूप से मीटर ब्रिज के समान होता है क्योंकि इस पुल को P, Q, R & X जैसे 4 प्रतिरोधों के साथ डिजाइन किया जा सकता है और ये एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

व्हीटस्टोन पुल

ऊपरोक्त में वेटस्टोन का पुल , गैल्वेनोमीटर (G), एक लीड संचायक (E) और गैल्वेनोमीटर और संचायक की कुंजियाँ क्रमशः K1 और K हैं।

यदि प्रतिरोध मानों को बदल दिया जाता है तो the G ’के माध्यम से कोई प्रवाह प्रवाह नहीं होता है और अज्ञात प्रतिरोध को तीन ज्ञात प्रतिरोधों जैसे P, Q, R & X से निर्धारित किया जा सकता है। अज्ञात प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए निम्न संबंध का उपयोग किया जाता है।

पी / क्यू = आर / एक्स

कैरी फोस्टर ब्रिज का उपयोग दो लगभग समान प्रतिरोधों के बीच असमानता की गणना करने के लिए किया जा सकता है और एक मूल्य को जानने के बाद, दूसरे मूल्य की गणना की जा सकती है। इस तरह के पुल में, गणना में अंतिम प्रतिरोधों को हटा दिया जाता है। यह एक लाभ है और इस प्रकार यह आसानी से एक ज्ञात प्रतिरोध की गणना करने के लिए उपयोग कर सकता है।

केरी-फोस्टर-ब्रिज

P & Q के समान प्रतिरोध आंतरिक अंतराल 2 और 3 में जुड़े हुए हैं, विशिष्ट प्रतिरोध ’R’ को गैप 1 के भीतर जोड़ा जा सकता है और ’X’ (अज्ञात प्रतिरोध) गैप 4 के भीतर जुड़ा हुआ है। ED संतुलन की लंबाई है जिसकी गणना end E ’के अंत से की जा सकती है। वेटस्टोन ब्रिज सिद्धांत के अनुसार

पी / क्यू = आर + ए + एल १ एल / एक्स + बी + (१००- एल १) ρ

उपरोक्त समीकरण में, ए एंड बी ई एंड एफ एंड में अंतिम संशोधन हैं और ब्रिज वायर में प्रत्येक इकाई की लंबाई के लिए प्रतिरोध है। यदि यह परीक्षण X & R को बदलकर निरंतर है, तो संतुलन की लंबाई ’l2 'की गणना अंत E से की जाती है।

P / Q = X + a + 12 ρ / R + b + (100-12) ρ

उपरोक्त दोनों समीकरणों से,

X = R + ρ (11 -12)

एक बार उपरोक्त परीक्षण done R ’के बजाय एक विशिष्ट प्रतिरोध of r’ और X के बजाय res 0’Sististance की एक व्यापक तांबे की पट्टी के माध्यम से किया जाता है, l1 & l2 को संतुलित करने की लंबाई है।

0 = r + ρ (11 '-12') या ρ = r / 11 '-12'

यदि कॉइल रेसिस्टेंस t1oc & t2oc जैसे तापमान पर X1 और X2 हैं, तो TCR है

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

और यह भी कि यदि 0X और 100oc जैसे तापमान पर कुंडल प्रतिरोध X0 & X100 हैं, तो TCR है

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

इस प्रकार, यह सभी तापमान गुणांक के बारे में है प्रतिरोध । उपरोक्त जानकारी से आखिरकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि यह तापमान परिवर्तन के हर स्तर के लिए विद्युत प्रतिरोध के किसी भी पदार्थ में संशोधन की गणना है। यहां आपके लिए एक सवाल है कि प्रतिरोध की गुणांक के तापमान की इकाई क्या है?