تاثیر تغییر دما بر مقاومت الکتریکی

برخی از مواد از جمله فلزاتی مانند نقره، مس، آلومینیوم وجود دارند که دارای الکترون های آزاد زیادی هستند. از این رو این نوع مواد می توانند جریان را به راحتی هدایت کنند، که به این معنی است که کمترین مقاومت را دارند. اما مقاومت این مواد بسیار به دمای آن ها بستگی دارد. به طور کلی فلزات در صورت افزایش دما مقاومت الکتریکی بیشتری دارند. از طرف دیگر مقاومت یک ماده غیرفلزی معمولاً با افزایش دما کاهش می یابد.

اگر یک تکه فلز خالص را برداریم و با استفاده از یخ دمای آن را صفر کنیم و سپس با حرارت دادن به تدریج دمای آن را از صفر به 100 درجه برسانیم. در حین افزایش دما اگر مقاومت آن را در یک بازه زمانی معین اندازه بگیریم، متوجه می شویم که مقاومت قطعه فلزی به تدریج با افزایش دما افزایش می یابد. اگر نمودار مقاومت بر حسب دما را رسم کنیم، یک خط مستقیم مانند شکل زیر به دست خواهیم آورد. اگر این خط مستقیم تا پشت محور مقاومت ادامه یابد، محور دما را در دمای t0- قطع می کند. از نمودار مشخص است که در این دما مقاومت الکتریکی فلز صفر می شود. این دما به عنوان دمای مقاومت صفر نامیده می شود.

با این حال مقاومت صفر هیچ ماده ای عملاً امکان پذیر نیست. در واقع مقدار مقاومت در تمام محدوده دما ثابت نمی باشد. نمودار واقعی نیز در شکل زیر نشان داده شده است.

مقاومت های R1 و R2 به ترتیب مقاومت های اندازه گیری شده در دمای t1 و t2 هستند. بنابراین می توانیم معادله زیر را بنویسیم:

از معادله بالا می توان مقاومت هر ماده ای را در دما های مختلف محاسبه کرد. فرض کنید مقاومت یک فلز را در t1 اندازه گیری کرده ایم و آن R1 است. اگر دمای مقاومت صفر یعنی t0 آن فلز خاص را بدانیم، به راحتی می‌توانیم هر مقاومت مجهول R2 را در دمای t2 از معادله بالا محاسبه کنیم.

تغییر مقاومت با دما اغلب برای بدست آوردن تغییرات دما در هر دستگاه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال در آزمایش افزایش دمای ترانسفورماتور برای تعیین افزایش دمای سیم پیچ، معادله بالا در نظر گرفته می شود.

دسترسی به سیم پیچ داخل سیستم عایق ترانسفورماتور برای اندازه گیری دما غیرممکن است، اما با توجه به نمودار تغییر مقاومت بر حسب دما می توان مقادیر مورد نظر را بدست آورد. بنابراین از طریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی سیم پیچ در ابتدا و انتهای اجرای آزمایشی ترانسفورماتور، می توانیم به راحتی افزایش دما را در سیم پیچ ترانسفورماتور در حین اجرای آزمایش تعیین کنیم.

20 درجه سانتیگراد به عنوان دمای مرجع استاندارد برای خواندن مقاومت در نظر گرفته شده است. یعنی اگر بگوییم مقاومت ماده ای 20Ω است، یعنی این مقاومت در دمای 20 درجه سانتی گراد اندازه گیری شده است.