Efeito da temperatura na resistência em metais

A temperatura afeta significativamente a resistência dos metais. Este relacionamento é governado principalmente pelo seguinte:

1. Aumento da temperatura, aumento da resistência: Para a maioria dos metais, a resistência aumenta à medida que a temperatura aumenta . Isso é porque:

* Aumento das vibrações térmicas: À medida que a temperatura aumenta, os átomos dentro da rede de metal vibram mais vigorosamente. Esse movimento aumentado torna mais difícil para os elétrons fluir livremente através do material, aumentando a resistência.
* espalhamento de elétrons: Os átomos vibratórios atuam como obstáculos para os elétrons em movimento, fazendo com que eles se espalhem com mais frequência, dificultando seu movimento geral e aumentando a resistência.

2. Relacionamento linear: Para a maioria dos metais dentro de uma faixa de temperatura moderada, a mudança na resistência é aproximadamente linear com a mudança de temperatura. Isso significa que a resistência aumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura.

3. Resistividade: A relação entre temperatura e resistência pode ser expressa usando o conceito de resistividade (ρ) , que é uma propriedade material que quantifica sua resistência ao fluxo de corrente elétrica. Para metais, a resistividade normalmente aumenta linearmente com a temperatura, conforme expressa pela seguinte equação:

ρ (t) =ρ (t₀) [1 + α (t - t₀)]

Onde:

* ρ (t) é a resistividade na temperatura t
* ρ (t₀) é a resistividade a uma temperatura de referência t₀ (geralmente 20 ° C)
* α é o coeficiente de temperatura da resistividade (uma propriedade de material)
* T é a temperatura em ° C

4. Exceções:

* Alguns metais, como o nicromo (liga NICR), têm um coeficiente de resistividade muito menor de temperatura (α) em comparação com metais puros , o que significa que a resistência deles muda menos significativamente com a temperatura. Isso os torna ideais para aplicações como elementos de aquecimento.
* a temperaturas muito baixas (perto de zero absoluto), alguns metais exibem Supercondutividade **, onde sua resistência cai para zero, permitindo o fluxo de corrente sem perda de energia.

em resumo:

* Para a maioria dos metais, a resistência aumenta com a temperatura devido ao aumento das vibrações térmicas e à dispersão de elétrons.
* Esse relacionamento geralmente é linear dentro de uma faixa de temperatura moderada.
* A resistividade pode ser usada para quantificar a resistência dependente da temperatura de um material.
* Alguns metais, como o nicromo, têm um coeficiente de resistividade menor, tornando -os úteis para aplicações específicas.
* A temperaturas extremamente baixas, alguns metais se tornam supercondutores, exibindo resistência zero.

Compreender a relação entre temperatura e resistência é crucial em várias aplicações, incluindo:

* Design de circuitos elétricos: Considerando os efeitos da temperatura na resistência é vital para garantir a operação adequada do circuito em condições variadas.
* Sensor de temperatura: Os termistores, que são resistores com resistência dependente da temperatura, são amplamente utilizados em aplicações de detecção de temperatura.
* ciência material: O estudo da dependência da temperatura da resistência ajuda a entender as propriedades físicas dos materiais e a desenvolver novos materiais com as características desejadas.