Es posible que haya notado en la tabla para resistencias específicas que todas las cifras se especificaron a una temperatura de 20 ° Celsius. Si sospechaba que esto significaba que la resistencia específica de un material puede cambiar con la temperatura, ¡tenía razón!
Los valores de resistencia para conductores a cualquier temperatura que no sea la temperatura estándar (generalmente especificada a 20 grados Celsius) en la tabla de resistencia específica deben determinarse mediante otra fórmula:
La constante “alfa” (α) se conoce como coeficiente de resistencia a la temperatura y simboliza el factor de cambio de resistencia por grado de cambio de temperatura. Así como todos los materiales tienen una cierta resistencia específica (a 20 ° C), también cambian resistencia según la temperatura en ciertas cantidades. Para metales puros, este coeficiente es un número positivo, lo que significa que la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura. Para los elementos carbono, silicio y germanio, este coeficiente es un número negativo, lo que significa que la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Para algunas aleaciones de metales, el coeficiente de resistencia a la temperatura es muy cercano a cero, lo que significa que la resistencia apenas cambia con las variaciones de temperatura (¡una buena propiedad si desea construir una resistencia de precisión con alambre de metal!). La siguiente tabla muestra los coeficientes de resistencia a la temperatura para varios metales comunes, tanto puros como aleados:
Coeficientes de temperatura de resistencia a 20 grados Celsius
| Material | Elemento / Aleación | “alfa” por grado Celsius |
|---|---|---|
| Níquel | Elemento | 0,005866 |
| Hierro | Elemento | 0,005671 |
| Molibdeno | Elemento | 0,004579 |
| Tungsteno | Elemento | 0,004403 |
| Aluminio | Elemento | 0,004308 |
| Cobre | Elemento | 0,004041 |
| Plata | Elemento | 0,003819 |
| Platino | Elemento | 0,003729 |
| Oro | Elemento | 0,003715 |
| Zinc | Elemento | 0,003847 |
| Acero * | Aleación | 0,003 |
| Nichrome | Aleación | 0,00017 |
| Nichrome V | Aleación | 0,00013 |
| Manganina | Aleación | +/- 0.000015 |
| Constantan | Aleación | -0,000074 |
* = Aleación de acero con 99.5 por ciento de hierro, 0.5 por ciento de carbono tys
Veamos un circuito de ejemplo para ver cómo la temperatura puede afectar la resistencia del cable y, en consecuencia, el rendimiento del circuito:
Este circuito tiene una resistencia de cable total (cable 1 + cable 2) de 30 Ω a temperatura estándar. Configurando una tabla de valores de voltaje, corriente y resistencia obtenemos:
A 20 ° Celsius, obtenemos 12.5 voltios a través de la carga y un total de 1.5 voltios (0.75 + 0.75) caídos a través de la resistencia del cable. Si la temperatura aumentara a 35 ° Celsius, podríamos determinar fácilmente el cambio de resistencia para cada pieza de cable. Suponiendo el uso de alambre de cobre (α = 0.004041) obtenemos:
Al volver a calcular nuestros valores de circuito, vemos qué cambios traerá este aumento de temperatura:
Como puede ver, el voltaje a través de la carga disminuyó (de 12.5 voltios a 12.42 voltios) y la caída de voltaje a través de los cables aumentó (de 0.75 voltios a 0.79 voltios) como resultado del aumento de la temperatura. Aunque los cambios pueden parecer pequeños, pueden ser significativos para las líneas eléctricas que se extienden millas entre las centrales eléctricas y subestaciones, subestaciones y cargas. De hecho, las compañías de servicios de energía a menudo tienen que tener en cuenta los cambios de resistencia de línea que resultan de las variaciones estacionales de temperatura al calcular la carga permitida del sistema.
REVISIÓN:
- La mayoría de los materiales conductores cambian la resistencia específica con los cambios de temperatura. Es por eso que las cifras de resistencia específica siempre se especifican a una temperatura estándar (generalmente 20 ° o 25 ° Celsius).
- El factor de cambio de resistencia por grado Celsius de cambio de temperatura se denomina coeficiente de resistencia de temperatura . Este factor está representado por la letra minúscula griega “alpha” (α).
- Un coeficiente positivo para un material significa que su resistencia aumenta con un aumento de la temperatura. Los metales puros típicamente tienen coeficientes de resistencia a la temperatura positivos. Los coeficientes que se aproximan a cero se pueden obtener aleando ciertos metales.
- Un coeficiente negativo para un material significa que su resistencia disminuye con un aumento de la temperatura. Los materiales semiconductores (carbono, silicio, germanio) suelen tener coeficientes de resistencia a la temperatura negativos.
- La fórmula utilizada para determinar la resistencia de un conductor a una temperatura distinta a la especificada en una tabla de resistencia es la siguiente:
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