특정 저항에 대한 표에서 모든 수치가 섭씨 20도에서 지정되어 있다는 것을 알아차렸을 것입니다. 이것이 재료의 특정 저항이 온도에 따라 변할 수 있다는 것을 의미한다고 생각했다면, 당신은 옳았습니다!
특정 저항 표에 있는 표준 온도(일반적으로 20도 섭씨로 지정) 이외의 온도에서 도체의 저항 값은 또 다른 공식을 통해 결정해야 합니다.
"알파"(α) 상수는 저항의 온도 계수 로 알려져 있으며 온도 변화도당 저항 변화 계수를 상징합니다. 모든 재료가 특정 비저항(20°C에서)을 갖는 것처럼, 온도에 따라 특정 양만큼 저항이 변합니다 . 순수 금속의 경우 이 계수는 양수이며, 이는 저항이 온도가 증가함에 따라 증가함을 의미합니다 . 탄소, 실리콘, 게르마늄 원소의 경우 이 계수는 음수이며, 이는 저항이 온도가 증가함에 따라 감소함을 의미합니다 . 일부 금속 합금의 경우 저항의 온도 계수는 0에 매우 가까워서 저항이 온도 변화에 따라 거의 변하지 않음을 의미합니다(금속 와이어로 정밀 저항기를 만들고자 하는 경우 좋은 특성!). 다음 표는 순수 금속과 합금 금속을 포함한 여러 일반적인 금속의 저항의 온도 계수를 보여줍니다.
20도 셀시우스에서의 저항 온도 계수
재료원소/합금섭씨 1도당 "알파"
| 니켈 | 요소 | 0.005866 |
| 철 | 요소 | 0.005671 |
| 몰리브덴 | 요소 | 0.004579 |
| 텅스텐 | 요소 | 0.004403 |
| 알류미늄 | 요소 | 0.004308 |
| 구리 | 요소 | 0.004041 |
| 은 | 요소 | 0.003819 |
| 백금 | 요소 | 0.003729 |
| 금 | 요소 | 0.003715 |
| 아연 | 요소 | 0.003847 |
| 강철* | 합금 | 0.003 |
| 니크롬 | 합금 | 0.00017 |
| 니크롬 V | 합금 | 0.00013 |
| 망가닌 | 합금 | +/- 0.000015 |
| 콘스탄탄 | 합금 | -0.000074 |
* = 철 99.5%, 탄소 0.5%의 강철 합금
온도가 와이어 저항과 그에 따른 회로 성능에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 예제 회로를 살펴보겠습니다.
이 회로는 표준 온도에서 총 와이어 저항(와이어 1 + 와이어 2)이 30Ω입니다. 전압, 전류 및 저항 값의 표를 설정하면 다음과 같습니다.
섭씨 20도에서 부하에 12.5볼트가 걸리고 전선 저항에 총 1.5볼트(0.75 + 0.75)가 떨어집니다. 온도가 섭씨 35도까지 상승하면 각 전선의 저항 변화를 쉽게 알 수 있습니다. 구리선(α = 0.004041)을 사용한다고 가정하면 다음과 같습니다.
회로 값을 다시 계산하면 온도 증가가 어떤 변화를 가져오는지 확인할 수 있습니다.
보시다시피, 부하 전압은 낮아졌고(12.5볼트에서 12.42볼트로) 전선 전압 강하는 온도가 상승하면서 높아졌습니다(0.75볼트에서 0.79볼트로). 변화가 사소해 보일 수 있지만, 발전소와 변전소, 변전소와 부하 사이에 수 마일에 걸쳐 뻗어 있는 전력선에는 상당할 수 있습니다. 사실, 전력 회사는 허용 가능한 시스템 부하를 계산할 때 종종 계절적 온도 변화로 인한 전선 저항 변화를 고려해야 합니다.
검토:
- 대부분의 전도성 물질은 온도 변화에 따라 비저항이 변합니다. 이것이 비저항 수치가 항상 표준 온도(보통 섭씨 20도 또는 25도)에서 지정되는 이유입니다.
- 온도 변화 1도당 저항 변화 계수를 저항 온도 계수 라고 합니다 . 이 계수는 그리스 소문자 "알파"(α)로 표시됩니다.
- 재료의 양수 계수는 온도가 증가함에 따라 저항이 증가함을 의미합니다. 순수한 금속은 일반적으로 양의 저항 온도 계수를 갖습니다. 0에 가까운 계수는 특정 금속을 합금하여 얻을 수 있습니다.
- 재료의 음의 계수는 온도가 증가함에 따라 저항이 감소한다는 것을 의미합니다. 반도체 재료(탄소, 실리콘, 게르마늄)는 일반적으로 음의 저항 온도 계수를 갖습니다.
- 저항표에 명시된 온도 이외의 온도에서 도체의 저항을 결정하는 데 사용되는 공식은 다음과 같습니다.
