Ювелирное обозрение

ЧТО ТАКОЕ температурный коэффициент сопротивления МЕДИ – это. Краткое ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ТКС.

Ответ на вопрос: ПОНЯТИЕ ТКС, ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ЧТО ТАКОЕ температурный коэффициент электросопротивления МЕДИ – ЭТО отношение относительного изменения электрического сопротивления МЕДИ к изменению температуры на одну единицу. В качестве единиц температуры подразумеваются градусы Кельвина (Кельвины) или градусы Цельсия. Именно такое определение понятия ТКС мы встречаем чаще всего в справочной и учебной литературе. Определение вполне понятное и, как мне кажется, достаточно ясно отражающее суть понятия.

КАК ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ температурный коэффициент сопротивления МЕДИ – КАК РАССЧИТАТЬ, ФОРМУЛА РАСЧЕТА ТКС.

Ответ на вопрос: КАК ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ температурный коэффициент электросопротивления МЕДИ , его величина может быть рассчитана математически, на основе данных физического эксперимента или справочных, табличных значений величины электрического сопротивления ЦИНКА при разных температурах. Для самостоятельного определения по формуле, вы можете использовать формулу расчета ТКС приведенную ниже.

α = (R1 – R2) / R1 Х (T1 – T2) .

1. R1 – величина: электрическое сопротивление при начальной температуре.
2. R2 – величина: электрическое сопротивление при изменившейся температуре.
3. T1 – величина: первоначальная температура.
4. T2 – величина: измененная температура.
5. (R1 – R2) – величина: разница электрических сопротивлений.
6. (T1 – T2) – величина: разница температур.

В ЧЕМ ИЗМЕРЯЕТСЯ температурный коэффициент сопротивления МЕДИ – ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТКС.

Ответ на вопрос: В ЧЕМ ИЗМЕРЯЕТСЯ температурный коэффициент электросопротивления МЕДИ . Общепринятыми единицами измерения величины ТКС считаются Кельвины. Точнее градусы Кельвина, взятые в минус 1 степени: К -1 . Реже, мы можем встретить другие единицы измерения ТКС. Какие? Тоже градусы, но Цельсия. На практике, в справочниках и справочных таблицах, данные в которых измеряется величина коэффициента сопротивления, для удобства выражения измерений физической величины ТКС, приводятся и указываются как отношение: 10 -3 /К. Существует универсальная формула, помогающая понять в чем измеряется величина коэффициента электросопротивления, выводимая из физического смысла понятия. И учитывающая возможность выбора любых градусов для оценки значения. Смотрите формулу для определения единиц измерения коэффициента электрического сопротивления ниже.

ТКС = 1 Ом / 1 Ом Х 1 Градус . Что в свою очередь сводится к соотношению: ТКС = Градус -1

Как мы видим из формулы, для определения величины (в общем случае) можно использовать любые градусы, например: градусы Цельсия (°C), градусы Фаренгейта (°F) или градусы Кельвина (K, устаревшее обозначение °K).

КАК ОБОЗНАЧАЕТСЯ температурный коэффициент сопротивления МЕДИ – какой буквой или символом ОБОЗНАЧАЕТСЯ ТКС.

Ответ на вопрос: КАК ОБОЗНАЧАЕТСЯ температурный коэффициент электросопротивления МЕДИ . Физическая величина ТКС чаще всего обозначается буквой греческого алфавита, как и многие другие величины (значения) в физике. Символом для обозначения коэф-та сопротивления выбрали букву альфа – α. При необходимости, можно использовать более расширенное обозначение. Например: указать рядом с α дополнительную информацию отражающую вид вещества, в нашем случае это α(Cu). Или указать при обозначении температуру, при которой действует этот коэффициент электрического сопротивления. Чаще всего нас интересует ТКС при, так называемых, НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ. Что подразумевает температуру 20° С. Выглядит это обозначение приблизительно так: α(20°С).

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ температурного коэффициента сопротивления МЕДИ.

Ответ на вопрос: ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ температурного коэффициента электросопротивления МЕДИ . Под физическим смыслом термина понимается обычно то, что коэффициент сопротивления α отражает изменение сопротивления МЕДИ (ЕГО ДИНАМИКУ). Грубо говоря, это своеобразный градиент. Который показывает на сколько (во сколько раз, на какую величину) изменится электрическое сопротивление ( а оно может как уменьшится, так и увеличиться) при изменении температуры на одну единицу (градус). Обратите внимание на то, что ТКС (α) – это динамическая характеристика электрических свойств МЕДИ.

Таблица 1. Температурный коэффициент электрического сопротивления МЕДИ.

Вещество. Характеристика вещества. Обозначение вещества. Обозначение коэффициента. Температура. Величина коэффициента. Единицы измерения. МЕДЬ металл Cuprum Cu α 20°С 4.3 α(10 -3 /К)

Отзывы. Температурный коэффициент электрического сопротивления МЕДИ: значение, величина, как определяется, как рассчитывается, формула расчета, как обозначается, физический смысл и единицы измерения.

1. Полезно учитывать, что рассматривать эту величину как константу, являющуюся жесткой характеристикой сопротивления вещества, было бы неправильно с физической точки зрения. Это действительно характеристика вещества, точнее характеристика его электрических свойств (электропроводности, электросопротивления). Однако характеристика динамическая, изменяющаяся вместе с температурой до которой нагрето или охлаждено вещество. Собственно, именно в этом и заключается ее физический смысл.
2. Поэтому, исходя из понимания физического смысла, искать абсолютное значение, постоянную константу не нужно, а следует оперировать в расчетах или описании физических свойств только величиной стабильной при определенной температуре. Кстати, во всех справочниках, α указывается при определенных температурных условиях. В практическом использовании, чаще всего применяется значение коэффициента для нормальных условий, что подразумевает (по умолчанию) температуру равную 20°С.
3. Обратите внимание, на то, что хотя нормальные температурные условия характеризуются °С, наша величина измеряется обычно все же в Кельвинах. Так удобнее для расчетов по формулам.
4. Экспериментальные определения величины α, проводятся лабораторными методами при специальных физических исследованиях. Результаты, в форме готовых данных, заносятся в справочники и таблицы. Перепроверять их не нужно, это технически сложно. Удобнее использовать справочные данные как исходный материал для самостоятельных расчетов.

Главная Новости Металлоконструкции Галерея Контакты

© ЧП Колесник 2010-2011

Наш адрес: Днепропетровск, ул. Карла Либкнехта 57
Телефон по Украине: (063) 796-79-32 или (063) 796-19-32

Электрическое сопротивление проводника в общем случае зависит от материала проводника, от его длины и от поперечного сечения, или более кратко — от удельного сопротивления и от геометрических размеров проводника. Данная зависимость общеизвестна и выражается формулой:

Известен каждому и закон Ома для однородного участка электрической цепи, из которого видно, что ток тем меньше, чем сопротивление выше. Таким образом, если сопротивление проводника постоянно, то с ростом приложенного напряжения ток должен бы линейно расти. Но в реальности это не так. Сопротивление проводников не постоянно.

За примерами далеко ходить не надо. Если к регулируемому блоку питания (с вольтметром и амперметром) подключить лампочку, и постепенно повышать напряжение на ней, доводя до номинала, то легко заметить, что ток растет не линейно: с приближением напряжения к номиналу лампы, ток через ее спираль растет все медленнее, причем лампочка светится все ярче.

Нет такого, что с увеличением вдвое приложенного к спирали напряжения, вдвое возрос и ток. Закон Ома как-будто не выполняется. На самом деле закон Ома выполняется, и точно, просто сопротивление нити накала лампы непостоянно, оно зависит температуры.

Вспомним, с чем связана высокая электрическая проводимость металлов. Она связана с наличием в металлах большого количества носителей заряда — составных частей тока — электронов проводимости. Это электроны, образующиеся из валентных электронов атомов металла, которые для всего проводника являются общими, они не принадлежат каждый отдельному атому.

Под действием приложенного к проводнику электрического поля, свободные электроны проводимости переходят из хаотичного в более-менее упорядоченное движение — образуется электрический ток. Но электроны на своем пути встречают препятствия, неоднородности ионной решетки, такие как дефекты решетки, неоднородная структура, вызванные ее тепловыми колебаниями.

Электроны взаимодействуют с ионами, теряют импульс, их энергия передается ионам решетки, переходит в колебания ионов решетки, и хаос теплового движения самих электронов усиливается, от того проводник и нагревается при прохождении по нему тока.

В диэлектриках, полупроводниках, электролитах, газах, неполярных жидкостях — причина сопротивления может быть иной, однако закон Ома, очевидно, не остается постоянно линейным.

Таким образом, для металлов, рост температуры приводит к еще большему возрастанию тепловых колебаний кристаллической решетки, и сопротивление движению электронов проводимости возрастает. Это видно по эксперименту с лампой: яркость свечения увеличилась, но ток возрос слабее. То есть изменение температуры повлияло на сопротивление нити накаливания лампы.

В итоге становится ясно, что сопротивление металлических проводников зависит почти линейно от температуры. А если принять во внимание, что при нагревании геометрические размеры проводника меняются слабо, то и удельное электрическое сопротивление почти линейно зависит от температуры. Зависимости эти можно выразить формулами:

Обратим внимание на коэффициенты. Пусть при 0°C сопротивление проводника равно R0, тогда при температуре t°C оно примет значение R(t), и относительное изменение сопротивления будет равно α*t°C. Вот этот коэффициент пропорциональности α и называется температурным коэффициентом сопротивления . Он характеризует зависимость электрического сопротивления вещества от его текущей температуры.

Данный коэффициент численно равен относительному изменению электрического сопротивления проводника при изменении его температуры на 1К (на один градус Кельвина, что равноценно изменению температуры на один градус Цельсия).

Для металлов ТКС (температурный коэффициент сопротивления α) хоть и относительно мал, но всегда больше нуля, ведь при прохождении тока электроны тем чаще сталкиваются с ионами кристаллической решетки, чем выше температура, то есть чем выше тепловое хаотичное их движение и чем выше их скорость. Сталкиваясь в хаотичном движении с ионами решетки, электроны металла теряют энергию, что мы и видим в результате — сопротивление при нагревании проводника возрастает. Данное явление используется технически в термометрах сопротивления.

Итак, температурный коэффициент сопротивления α характеризует зависимость электрического сопротивления вещества от температуры и измеряется в 1/К — кельвин в степени -1. Величину с обратным знаком называют температурным коэффициентом проводимости.

Что касается чистых полупроводников, то для них ТКС отрицателен, то есть сопротивление снижается с ростом температуры, это связано с тем, что с ростом температуры все больше электронов переходят в зону проводимости, растет при этом и концентрация дырок. Этот же механизм свойственен для жидких неполярных и твердых диэлектриков.

Полярные жидкости свое сопротивление резко уменьшают с ростом температуры из-за снижения вязкости и роста диссоциации. Это свойство применяется для защиты электронных ламп от разрушительного действия больших пусковых токов.

У сплавов, легированных полупроводников, газов и электролитов тепловая зависимость сопротивления более сложна чем у чистых металлов. Сплавы с очень малым ТКС, такие как манганин и константан, применяют в электроизмерительных приборах.

Разделы: Физика

На современном этапе модернизации образования практическая направленность обучения, проблемное обучение является одной из главных составляющих. «Зачем мы это изучаем? Где мы можем это применить?» – такая мотивация должна присутствовать на каждом уроке. Приоритетное место в результатах обучения дается не столько накоплению новых знаний и привитию навыков и умений, сколько воспитанию творческой личности, способной к самостоятельному получению знаний. Очевидно, что актуальным в педагогическом процессе становится использование таких методов обучения, которые формируют у школьников ключевые образовательные компетенции. Одним из таких методов является метод проекта. Проект – работа, направленная на решение конкретной проблемы, на достижение оптимальным способом заранее запланированного результата. Особенности проектного обучения заключены в активной роли самого ученика, самостоятельности в выполнения им работы и непосредственной значимости решаемой проблемы для учащегося.

Несмотря на ограниченность времени, и на уроках, возможно, создать условия для применения метода проекта и получения учениками « нового» продукта.

На уроках с применением метода проекта я предлагаю конкретные практические задачи по пройденным темам, связанные с необходимостью создания нового продукта и технологии его получения; Для решения таких задач вместе с учащимися выделяю алгоритм действий, составляющий так называемый метод создания нового продукта.

Мои ученики убеждаются в том, что для достижения цели, связанной с созданием «нового» продукта с заданными свойствами, необходимо выполнять действия в определенной последовательности. Данная система действий записывается учениками на отдельный альбомный лист (рабочий лист). Постепенное усложнение решаемых проблем, величина доли самостоятельности учащихся в проектной деятельности, приводит к тому, что в дальнейшем они успешно выполняю так называемые «индивидуальные» проекты, которые создаются соответственно во внеурочное время, так как требуют большого объема работы.

Уроки с применением метода проекта удобно проводит после изучения темы в виде деловой или инновационной игры. Приведу пример проведения урока -деловая игра в 10 классе после прохождения темы «Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры»

Игровой урок-проект: «Конструкторское бюро».

По характеру познавательной деятельности: урок с элементами проблемного обучения.

Формы организации учебной деятельности учеников: индивидуально-групповая.

Задачи урока.

Образовательные: расширить и углубить знания учащихся, по теме: «Зависимость сопротивления проводника от температуры»; продолжить формирование умений применять полученные знания на практике, развивать умения учащихся осуществлять процесс поиска ответов к заданиям, используя теоретические знания.

Воспитательные: формировать у учащихся навыки коллективной работы и сотрудничества в процессе выполнения творческих заданий; развитие коммуникабельности.

Развивающие: развивать исследовательские умения строить гипотезы, осуществлять их проверку, обобщать, делать вывод, способствовать повышению личной уверенности у каждого участника проектного обучения, его самореализации и рефлексии.

Оборудование: металлический провод в виде спирали, спиртовка, соединительные провода, источник питания постоянного напряжения, амперметр ключ, лампа, проектор.

Ход урока

I. Оргмомент.

II. Повторение пройденного материала.

Учитель: Ответьте на вопросы: Как меняется сопротивление металлических проводников с увеличением температуры?

Ученик: Экспериментально было установлено, что с ростом температуры сопротивление проводника растет по линейному закону: ρ = ρ(1+αt), где α – термический коэффициент сопротивления. У некоторых металлов при нагревании на 100°С сопротивление увеличивается на 40-50%.

Учитель: Каков физический смысл температурного коэффициента сопротивления металла?

Ученик: Коэффициент пропорциональности α называют температурным коэффициентом сопротивления. Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры. Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К. Для всех металлических проводников коэффициент α > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов α ≈ 1/273 K -1 .

Учитель: Что представляет собой график зависимости сопротивления от температуры?

Ученик: Вычерчивает график на доске.

Так как α мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры

Учитель: В чем причина зависимости сопротивления металлических проводников от температуры?

Ученик: Увеличение сопротивления объясняется тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя пи этом направленность движения.

III. Работа над проектом.

1) Создание проблемной ситуации. Мотивационный этап.

Учитель: Как вы думаете, где можно применить эту зависимость?

Учащиеся: Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такие термометры применяют для измерения очень низких и очень высоких температур.

Учитель: Верно. Познакомимся с требованиями, которые предъявляют к материалам термоэлектрического тела термометра (проектируются на доске):

1. Зависимость электрического сопротивления от температуры в диапазоне измерения должна быть устойчива, материал должен быть прочным, стойким против коррозии.
2. Температурный коэффициент электрического сопротивления должен быть высоким и обеспечивать высокую чувствительность термометра.
3. Температурный коэффициент сопротивления в диапазоне измерения должен быть постоянным и обеспечивать линейную зависимость сопротивления от температуры.
4. Удельное электрическое сопротивление проводника должно быть высоким и позволять построить термометр с большим сопротивлением при малых габаритных размерах.

Учитель: Обратимся к таблице (проектируется на доске таблица «Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления металлов и сплавов»). Какие металлы лучше всего подходят для создания термометров?

Ученик: Как видно, наилучшим образом выше перечисленным требованиям отвечают платина и медь.

Учитель: Платина применяется в стандартных технических термометрах для измерений в диапазоне температур от -200 до +650° С, а в термометрах специальных конструкций – до + 750°С и даже до 1200°С. Никель и железо, обладающие высокими температурными коэффициентами сопротивления, имеют ограниченное применение главным образом из-за трудности получения этих металлов достаточно свободными от примесей.

2) Организационный этап.

Учитель: А сейчас представьте себе, что наш класс – Конструкторское бюро. Вы получили два заказа: первый от МЧС на создание устройства, сигнализирующего о возникновении пожара; второй – от овощной базы по созданию устройства ,сигнализирующего о похолодании в овощехранилищах. В бюро работают две группы, в каждой их которых свой конструктор, чертежник, монтажники, инженер по технике безопасности и соответственно руководитель группы. Ваша задача – выполнить работу заказчиков. (Распределяются роли между учениками).

3) Исполнительный этап.

Для разработки устройства воспользуйтесь методом создания нового продукта.

Содержание метода создания нового продукта проектируется на доске в виде плана деятельности. Каждая группа заполняет правую часть таблицы по мере выполнения проекта.

План деятельности	Выполнение (1 группа)	Выполнение (2 группа)
1. Выделить новый продукт, который необходимо получить.	Устройство, сигнализирующее о пожаре в помещение.	Устройство, сигнализирующее о похолодании в овощехранилище.
2. Указать, свойства, которыми должен обладать новый продукт.	Устройство должно реагировать на повышение или температуры.	Устройство должно реагировать на понижение температуры.
3. Объект, из которого можно получить новый продукт.	Металлический проводник с большим значением термического коэффициента сопротивления.	Металлический проводник с большим значением термического коэффициента сопротивления.
4. Указать свойства выделенного объекта, значимые для получения нового продукта	Увеличение удельного сопротивления металлического проводника при повышении температуры.	Уменьшение удельного сопротивления металлического проводника при понижении температуры.
5. Перечень необходимого оборудования.	Металлический провод в виде спирали, спиртовка, соединительные провода, источник питания, амперметр с нулевой отметкой посредине, ключ, лампа .	Металлический провод в виде спирали, спиртовка, соединительные провода, источник питания, амперметр с нулевой отметкой посредине, ключ, электрический звонок.
6. Начертить электрическую схему и собрать модель устройства
7. Каким требованиям безопасности должен удовлетворять новый продукт?	Напряжение источника не более 42В.	Напряжение источника не более 42В.

4) Защита проектов.

От каждой группы выступает конструктор для защиты своего устройства.

Ученик: Для создания устройства, мы намотали в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки с большим значением термического коэффициента сопротивления и включили эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь последовательно подключили амперметр, с нулевой отметкой посредине. При нагревании спирали в пламени горелки мы заметили, что показания амперметра уменьшаются. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

Чтобы устройство сигнализировало об изменении температуры, включили в цепь электрическую лампу (вторая группа включила в цепь электрический звонок, усиление сигнала которого говорит об увеличении силы тока, так как при похолодании уменьшается сопротивление проводника).

В своем выступлении ученики должны не только представить свой продукт, но и показать ход рождения мыслей, свои рассуждения, аргументацию в принятии решений, ответить на вопросы товарищей, дать самооценку своей деятельности, то есть предъявить рефлексию своей деятельности.

5) Оценивание проектов.

В конце урока каждому ученику выставляется оценка в журнал. Критериями оценки являются:

1. результативность проектной деятельности;
2. активное участие;
3. логичность изложения;
4. правильность ответов на вопросы одноклассников и учителя.