( عند زيادة درجة الحرارة تزداد مقاومة الموصلات بسبب )
عند زيادة درجة الحرارة تزداد مقاومة الموصلات بسبب
مقدمة
تتغير مقاومة الموصلات الكهربائية مع درجة الحرارة. فعندما ترتفع درجة الحرارة، ترتفع مقاومة الموصلات. وهذا يعني أن التيار الكهربائي الذي يمر عبر موصل ما سيكون أصغر عند ارتفاع درجة الحرارة مقارنة بانخفاضها. وهذه الظاهرة لها تأثير كبير على الدوائر الكهربائية، حيث يمكن أن تؤدي إلى انخفاض الكفاءة وزيادة مخاطر الحرائق.
تأثير درجة الحرارة على مقاومة الموصلات
تتكون الموصلات الكهربائية من ذرات لها إلكترونات حرة تتحرك داخلها. عندما يتم تطبيق جهد كهربائي على موصل، تتحرك هذه الإلكترونات الحرة في اتجاه المجال الكهربائي، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي. ومع ذلك، عندما ترتفع درجة حرارة الموصل، تزداد حركة الذرات داخل الموصل. وهذا يزيد من عدد الاصطدامات بين الإلكترونات الحرة والذرات، مما يجعل من الصعب على الإلكترونات التحرك بحرية. وهذا يؤدي إلى زيادة مقاومة الموصل.
العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة
العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة هي علاقة خطية تقريبًا. وهذا يعني أنه مقابل كل زيادة في درجة الحرارة، تزداد المقاومة بمقدار ثابت. ويمكن التعبير عن هذه العلاقة بالمعادلة التالية:
R = R0(1 + αΔT)
حيث:
- R هي مقاومة الموصل عند درجة حرارة معينة
- R0 هي مقاومة الموصل عند درجة حرارة مرجعية (عادةً 0 درجة مئوية)
- α هي معامل درجة الحرارة للمقاومة
- ΔT هي الفرق بين درجة الحرارة المعينة ودرجة الحرارة المرجعية
معامل درجة الحرارة للمقاومة
معامل درجة الحرارة للمقاومة هو ثابت يعتمد على نوع المادة الموصلة. وهو يمثل الزيادة النسبية في المقاومة لكل درجة مئوية من الزيادة في درجة الحرارة. وتُقاس قيمة α بوحدات درجة مئوية-1.
تأثير مقاومة الموصلات على الدوائر الكهربائية
يمكن أن يكون لزيادة مقاومة الموصلات تأثير كبير على الدوائر الكهربائية. ففي الدائرة البسيطة التي تحتوي على مصدر جهد ومقاوم، يؤدي زيادة المقاومة إلى انخفاض التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر الدائرة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى انخفاض الكفاءة، حيث يتم فقد المزيد من الطاقة على شكل حرارة.
تطبيقات مقاومة الموصلات المتغيرة مع درجة الحرارة
تُستخدم مقاومة الموصلات المتغيرة مع درجة الحرارة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. على سبيل المثال، تُستخدم في المقاومات الحرارية، وهي أجهزة تقيس درجة الحرارة عن طريق استشعار التغير في المقاومة. كما تُستخدم أيضًا في الحماية من التيار الزائد، حيث يمكن أن تؤدي زيادة التيار الكهربائي إلى ارتفاع درجة حرارة الموصل وزيادة مقاومته، مما يؤدي إلى انخفاض التيار الكهربائي.
الحد من تأثير درجة الحرارة على مقاومة الموصلات
هناك عدد من الطرق التي يمكن من خلالها تقليل تأثير درجة الحرارة على مقاومة الموصلات. إحدى الطرق هي استخدام موصلات ذات معامل درجة حرارة منخفض للمقاومة. وهناك طريقة أخرى وهي استخدام موصلات ذات مقطع عرضي كبير، مما يقلل من كثافة التيار الكهربائي وارتفاع درجة الحرارة الناتج.
استنتاج
زيادة مقاومة الموصلات مع درجة الحرارة هي ظاهرة مهمة يجب مراعاتها في الدوائر الكهربائية. ويمكن أن يكون لزيادة المقاومة تأثير كبير على الكفاءة ومخاطر الحرائق. ومع ذلك، من خلال فهم العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة، ومن خلال استخدام الموصلات ذات معامل درجة حرارة منخفض للمقاومة أو استخدام موصلات ذات مقطع عرضي كبير، يمكن تقليل تأثير درجة الحرارة على مقاومة الموصلات.