ఉష్ణోగ్రత గుణకం నిరోధకత: ఫార్ములా మరియు కొలత విధానం

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





ఎలక్ట్రికల్ లేదా ఎలక్ట్రానిక్ ఇంజనీరింగ్‌లో, వైర్ ద్వారా ప్రస్తుత సరఫరాల ప్రవాహం వైర్ కారణంగా వేడిని పొందుతుంది నిరోధకత . ఖచ్చితమైన స్థితిలో, ప్రతిఘటన ‘0’ అయి ఉండాలి, అయితే అది జరగదు. వైర్ వేడెక్కినప్పుడు, ఉష్ణోగ్రత ప్రకారం వైర్ నిరోధకత మారుతుంది. ప్రాధాన్యత ఉన్నప్పటికీ, ప్రతిఘటన స్థిరంగా ఉండాలి & అది స్వతంత్రంగా ఉండాలి ఉష్ణోగ్రత . కాబట్టి, ఉష్ణోగ్రతలోని ప్రతి డిగ్రీ మార్పుకు నిరోధక మార్పును ఉష్ణోగ్రత గుణకం నిరోధకత (TCR) అంటారు. సాధారణంగా, దీనిని ఆల్ఫా (α) చిహ్నంతో సూచిస్తారు. స్వచ్ఛమైన లోహం యొక్క TCR సానుకూలంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. అందువల్ల, మిశ్రమాలను సవరించని చోట అత్యంత ఖచ్చితమైన ప్రతిఘటనలు చేయడం అవసరం.

టెంపరేచర్ కోఎఫీషియంట్ ఆఫ్ రెసిస్టెన్స్ (టిసిఆర్) అంటే ఏమిటి?

చాలా పదార్థాలు ఉన్నాయని మాకు తెలుసు మరియు వాటికి కొంత నిరోధకత ఉంది. ఉష్ణోగ్రత యొక్క వైవిధ్యం ఆధారంగా పదార్థ మార్పుల నిరోధకత. ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు మరియు ప్రతిఘటనలో మార్పు మధ్య ప్రధాన సంబంధం TCR (ఉష్ణోగ్రత గుణకం నిరోధకత) అని పిలువబడే పరామితి ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది. ఇది α (ఆల్ఫా) చిహ్నంతో సూచించబడుతుంది.




పొందగలిగే పదార్థం ఆధారంగా, TCR ను సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (PTCR) మరియు ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (NTCR) వంటి రెండు రకాలుగా విభజించారు.

ఉష్ణోగ్రత-గుణకం-నిరోధకత

ఉష్ణోగ్రత-గుణకం-నిరోధకత



PTCR లో, ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, అప్పుడు పదార్థ నిరోధకత పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, కండక్టర్లలో ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు ప్రతిఘటన కూడా పెరుగుతుంది. స్థిరాంకం & మాంగనిన్ వంటి మిశ్రమాలకు, ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో నిరోధకత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. కోసం సెమీకండక్టర్స్ అవాహకాలు (రబ్బరు, కలప), సిలికాన్ & జెర్మేనియం & ఎలక్ట్రోలైట్స్ వంటివి. ప్రతిఘటన తగ్గుతుంది అప్పుడు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది కాబట్టి అవి ప్రతికూల TCR కలిగి ఉంటాయి.

లోహ కండక్టర్లలో, ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు కింది కారకాల వల్ల ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది.

  • ప్రారంభ ప్రతిఘటనపై నేరుగా
  • ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల.
  • పదార్థం యొక్క జీవితం ఆధారంగా.

ఫార్ములా ఫర్ టెంపరేచర్ కోఎఫీషియంట్ ఆఫ్ రెసిస్టెన్స్

ఉష్ణోగ్రత డేటా నుండి ఏదైనా నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద కండక్టర్ నిరోధకతను లెక్కించవచ్చు, ఇది TCR, సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద దాని నిరోధకత & ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఆపరేషన్. సాధారణ పరంగా, నిరోధక సూత్రం యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం గా వ్యక్తీకరించవచ్చు


R = R.ref(1 + α (టి - ట్రెఫ్))

ఎక్కడ

‘ఆర్’ అంటే ‘టి’ ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిరోధకత

‘ఆర్ref’అనేది‘ ట్రెఫ్ ’ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిరోధకత

‘Α’ అనేది పదార్థం యొక్క TCR

T T సెల్సియస్‌లోని పదార్థం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ‘T’

‘ట్రెఫ్’ అనేది ఉష్ణోగ్రత యొక్క గుణకం చెప్పబడిన సూచన ఉష్ణోగ్రత.

ది రెసిస్టివిటీ యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం యొక్క SI యూనిట్ డిగ్రీ సెల్సియస్ లేదా (/ ° C)

ది నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం యొక్క యూనిట్ ° సెల్సియస్

సాధారణంగా, TCR (నిరోధక ఉష్ణోగ్రత గుణకం) 20 ° C ఉష్ణోగ్రతతో స్థిరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి సాధారణంగా ఈ ఉష్ణోగ్రత సాధారణ గది ఉష్ణోగ్రతగా తీసుకోబడుతుంది. అందువలన నిరోధక ఉత్పన్నం యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం సాధారణంగా దీనిని వివరణలోకి తీసుకుంటుంది:

R = R20 (1 + α20 (T - 20%))

ఎక్కడ

‘R20’ అనేది 20 ° C వద్ద నిరోధకత

‘Α20’ అనేది 20. C వద్ద TCR

యొక్క TCR రెసిస్టర్లు స్థిరమైన, ఉష్ణోగ్రత యొక్క స్థిరమైన పరిధిలో సానుకూలంగా, ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. సరైన రెసిస్టర్‌ను ఎంచుకోవడం వల్ల ఉష్ణోగ్రత పరిహారం అవసరం ఉండదు. కొన్ని అనువర్తనాలలో ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి పెద్ద TCR అవసరం. ఈ అనువర్తనాల కోసం ఉద్దేశించిన రెసిస్టర్లు అంటారు థర్మిస్టర్లు , ఇవి PTC (నిరోధకత యొక్క సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం) లేదా NTC (ప్రతిఘటన యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం) కలిగి ఉంటాయి.

ప్రతిఘటన యొక్క సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం

ఒక పిటిసి కొన్ని పదార్థాలను సూచిస్తుంది, వాటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన తర్వాత అనుభవించే విద్యుత్ నిరోధకత కూడా పెరిగింది. అధిక గుణకం ఉన్న పదార్థాలు అప్పుడు ఉష్ణోగ్రతతో త్వరగా పెరుగుతాయి. ఇచ్చిన ఐ / పి వోల్టేజ్ కోసం ఉపయోగించే అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతను సాధించడానికి పిటిసి పదార్థం రూపొందించబడింది ఎందుకంటే ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు విద్యుత్ నిరోధకత పెరుగుతుంది. నిరోధక పదార్థాల యొక్క సానుకూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం సహజంగా NTC పదార్థాలు లేదా సరళ నిరోధక తాపన వంటిది కాదు. పిటిసి రబ్బరు వంటి కొన్ని పదార్థాలు కూడా విపరీతంగా పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రత గుణకాన్ని కలిగి ఉంటాయి

ప్రతిఘటన యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం

ఎన్‌టిసి కొన్ని పదార్థాలను సూచిస్తుంది, వాటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన తర్వాత విద్యుత్ నిరోధకత తగ్గుతుంది. తక్కువ గుణకం ఉన్న పదార్థాలు అప్పుడు ఉష్ణోగ్రతతో త్వరగా తగ్గుతాయి. ప్రస్తుత పరిమితులు, థర్మిస్టర్లు మరియు తయారీకి NTC పదార్థాలు ప్రధానంగా ఉపయోగించబడతాయి ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు .

TCR యొక్క కొలత విధానం

ఒక రెసిస్టర్ యొక్క TCR తగిన ఉష్ణోగ్రతల మీద నిరోధక విలువలను లెక్కించడం ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు. నిరోధక విలువ యొక్క సాధారణ వాలు ఈ విరామానికి పైన ఉన్నప్పుడు TCR ను కొలవవచ్చు. సరళ సంబంధాల కోసం, ప్రతి ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం స్థిరంగా ఉన్నందున ఇది ఖచ్చితమైనది. కానీ, నాన్-లీనియర్ వంటి గుణకం ఉన్న అనేక పదార్థాలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, నిక్రోమ్ అనేది రెసిస్టర్‌ల కోసం ఉపయోగించే ఒక ప్రసిద్ధ మిశ్రమం, మరియు TCR మరియు ఉష్ణోగ్రత మధ్య ప్రధాన సంబంధం సరళమైనది కాదు.

TCR ను సాధారణ వాలు వలె కొలుస్తారు కాబట్టి, TCR & ఉష్ణోగ్రత యొక్క విరామాన్ని గుర్తించడం చాలా ముఖ్యమైనది. -55 ° C నుండి 25 ° C మరియు 25 ° C నుండి 125 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రత పరిధికి MIL-STD-202 టెక్నిక్ వంటి ప్రామాణిక పద్ధతిని ఉపయోగించి TCR ను లెక్కించవచ్చు. ఎందుకంటే గరిష్టంగా లెక్కించిన విలువ TCR గా గుర్తించబడుతుంది. ఈ టెక్నిక్ తరచుగా తక్కువ డిమాండ్ ఉన్న అనువర్తనాల కోసం ఉద్దేశించిన రెసిస్టర్‌ను సూచిస్తుంది.

కొన్ని పదార్థాలకు నిరోధక ఉష్ణోగ్రత గుణకం

20 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొన్ని పదార్థాల TCR క్రింద ఇవ్వబడింది.

  • సిల్వర్ (ఎగ్) పదార్థం కోసం, TCR 0.0038. C.
  • రాగి (Cu) పదార్థం కోసం, TCR 0.00386. C.
  • బంగారం (Au) పదార్థం కోసం, TCR 0.0034. C.
  • అల్యూమినియం (అల్) పదార్థం కోసం, TCR 0.00429 is C.
  • టంగ్స్టన్ (W) పదార్థం కోసం, TCR 0.0045. C.
  • ఐరన్ (Fe) పదార్థం కోసం, TCR 0.00651 ° C.
  • ప్లాటినం (Pt) పదార్థం కోసం, TCR 0.003927. C.
  • మాంగనిన్ (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) పదార్థం కోసం, TCR 0.000002 ° C
  • మెర్క్యురీ (Hg) పదార్థం కోసం, TCR 0.0009. C.
  • నిక్రోమ్ (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) పదార్థం కోసం, TCR 0.0004 ° C
  • కాన్స్టాంటన్ (Cu = 55% + Ni = 45%) పదార్థం కోసం, TCR 0.00003. C.
  • కార్బన్ (సి) పదార్థం కోసం, TCR - 0.0005. C.
  • జెర్మేనియం (జి) పదార్థం కోసం, TCR - 0.05. C.
  • సిలికాన్ (Si) పదార్థం కోసం, TCR - 0.07. C.
  • ఇత్తడి (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%) పదార్థం కోసం, TCR 0.0015 ° C
  • నికెల్ (ని) పదార్థం కోసం, TCR 0.00641. C.
  • టిన్ (Sn) పదార్థం కోసం, TCR 0.0042. C.
  • జింక్ (Zn) పదార్థం కోసం, TCR 0.0037. C.
  • మాంగనీస్ (Mn) పదార్థం కోసం, TCR 0.00001. C.
  • టాంటాలమ్ (Ta) పదార్థం కోసం, TCR 0.0033. C.

టిసిఆర్ ప్రయోగం

ది నిరోధక ప్రయోగం యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం t క్రింద వివరించబడింది.

ఆబ్జెక్టివ్

ఈ ప్రయోగం యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం ఇచ్చిన కాయిల్ యొక్క TCR ను కనుగొనడం.

ఉపకరణం

ఈ ప్రయోగం యొక్క ఉపకరణంలో ప్రధానంగా కనెక్ట్ చేసే వైర్లు, కారీ ఫోస్టర్ బ్రిడ్జ్, రెసిస్టెన్స్ బాక్స్, లీడ్ అక్యుమ్యులేటర్, వన్-వే కీ, తెలియని తక్కువ రెసిస్టర్, జాకీ, గాల్వనోమీటర్ మొదలైనవి ఉన్నాయి.

వివరణ

కారీ ఫోస్టర్ వంతెన ప్రధానంగా మీటర్ వంతెనతో సమానంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఈ వంతెనను P, Q, R & X వంటి 4 ప్రతిఘటనలతో రూపొందించవచ్చు మరియు ఇవి ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

వీట్‌స్టోన్-వంతెన

వీట్‌స్టోన్-వంతెన

పై వాటిలో వీట్‌స్టోన్ వంతెన , గాల్వనోమీటర్ (జి), లీడ్ అక్యుమ్యులేటర్ (ఇ) & గాల్వనోమీటర్ మరియు అక్యుమ్యులేటర్ యొక్క కీలు వరుసగా కె 1 & కె.

ప్రతిఘటన విలువలు మార్చబడితే ‘జి’ ద్వారా ప్రవాహ ప్రవాహం ఉండదు మరియు పి, క్యూ, ఆర్ & ఎక్స్ వంటి తెలిసిన మూడు ప్రతిఘటనలలో తెలియని ప్రతిఘటనను నిర్ణయించవచ్చు. తెలియని ప్రతిఘటనను నిర్ణయించడానికి ఈ క్రింది సంబంధం ఉపయోగించబడుతుంది.

పి / క్యూ = ఆర్ / ఎక్స్

దాదాపు రెండు సమాన ప్రతిఘటనల మధ్య అసమానతను లెక్కించడానికి కారే ఫోస్టర్ వంతెనను ఉపయోగించవచ్చు మరియు ఒక విలువను తెలుసుకోవడం, ఇతర విలువను లెక్కించవచ్చు. ఈ రకమైన వంతెనలో, చివరి ప్రతిఘటనలు గణనలో తొలగించబడతాయి. ఇది ఒక ప్రయోజనం మరియు అందువల్ల తెలిసిన ప్రతిఘటనను లెక్కించడానికి ఇది సులభంగా ఉపయోగించవచ్చు.

కారే-ఫోస్టర్-బ్రిడ్జ్

కారీ-ఫోస్టర్-బ్రిడ్జ్

P & Q వంటి సమాన ప్రతిఘటనలు అంతర్గత అంతరాలు 2 & 3 లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, సాధారణ ప్రతిఘటన ‘R’ ను గ్యాప్ 1 లోపల కనెక్ట్ చేయవచ్చు మరియు గ్యాప్ 4 లో ‘X’ (తెలియని నిరోధకత) అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. ED అనేది బ్యాలెన్సింగ్ పొడవు, దీనిని ‘E’ ముగింపు నుండి లెక్కించవచ్చు. వీట్‌స్టోన్ వంతెన సూత్రం ప్రకారం

P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100- l1)

పై సమీకరణంలో, a & b అనేది E & F ముగింపులో ముగింపు మార్పులు & వంతెన తీగలోని ప్రతి యూనిట్ యొక్క పొడవుకు నిరోధకత. X & R ని మార్చడం ద్వారా ఈ పరీక్ష నిరంతరంగా ఉంటే, బ్యాలెన్సింగ్ పొడవు ‘l2’ చివరి E నుండి లెక్కించబడుతుంది.

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

పై రెండు సమీకరణాల నుండి,

X = R + (11 -12)

పై పరీక్ష ‘R’ కు బదులుగా ఒక సాధారణ ప్రతిఘటన ‘r’ & X కి బదులుగా, ‘0’రెసిస్టెన్స్ యొక్క విస్తృత రాగి స్ట్రిప్ ద్వారా చేసిన తర్వాత l1 & l2 బ్యాలెన్సింగ్ పొడవుగా భావించండి.

0 = r + (11 ’-12’) లేదా ρ = r / 11 ’-12’

కాయిల్ రెసిస్టెన్స్ t1oc & t2oc వంటి ఉష్ణోగ్రత వద్ద X1 & X2 అయితే, TCR

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

కాయిల్ రెసిస్టెన్స్ 0oc & 100oc వంటి ఉష్ణోగ్రత వద్ద X0 & X100 అయితే, TCR

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

అందువలన, ఇది ఉష్ణోగ్రత గుణకం గురించి నిరోధకత . పై సమాచారం నుండి చివరకు, ఉష్ణోగ్రత మార్పు యొక్క ప్రతి స్థాయికి విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క ఏదైనా పదార్ధంలో మార్పు యొక్క గణన ఇది అని మేము నిర్ధారించగలము. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, ప్రతిఘటన యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం యొక్క యూనిట్ ఏమిటి?