تغير المقاومة مع درجة الحرارة

هناك العديد من المعايير والمواصفات التي يمكن بواسطتها تحديد قدرة المقاومة على تأدية مهامها بشكل مناسب، وتحديد دقتها عند الاستخدام، ومن أهم تلك المعايير: المعامل الحراري للمقاومة ونسبة سماح المقاومة والاستجابة للتردد وغيرها. وسنتكلم في هذا البند عن واحدة من أهم هذه المعايير وهي المعامل الحراري للمقاومة Temperature Coefficient of Resistance.
وجد بالتجربة إن مقاومة سلك من مادة موصلة كالنحاس ، تزداد بزيادة درجة حرارته. ويعزى هذا إلى إن ارتفاع درجة حرارته يتسبب في تحرير بعض الكترونات المدارات الخارجية وازدياد حركتها مما يتسبب في مقاومة التيار المار خلالها. فإذا كانت مقاومة السلك عند درجة حرارة الغرفة To هي Ro فان مقاومته عندTهي RT:
………(11-1)

حيث تمثل مقداراً ثابتاً يدعى المعامل الحراري للمقاومة لمادة السلك وهي تتغير عادةً مع درجة الحرارة. المعادلة (1-11) تعد صحيحة فقط لمدى محدود من درجات الحرارة قد ينحصر بين 0oC إلى 100oC أو بالكثير 200oC، حيث تكون العلاقة المرسومة بين RT و T خطاً مستقيماً، على أنها تبقى صحيحة حتى في حالة انخفاض درجة الحرارة عن الصفر المئوي والى حدود لا تتعدى درجة حرارة -260oC. بعدها ولعدد غير قليل من المواد تصبح المقاومة صفراً وتدخل المادة في الحالة فائقة التوصيل Superconductivity كما هو مبين في الشكل (1-5).












توجد علاقة مماثلة لتغير المقاومية مع درجة الحرارة. فإذا كانت و هي قيمة المقاومية عند To و T على التوالي فان :
……..(12-1)
القيم النموذجية لمعامل تغير المقاومية مع درجة الحرارة الواردة في الجدول (1-2) تكون صحيحة فقط لدرجات حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة (20oC).

جدول (1-2) يوضح تغير المقاومية لمواد مختلفة عند 20oC
المادة
المادة

الحديد التنكستن
الرصاص
النحاس
الفضة
الألمنيوم
البراص
0.005

0.0045

0.0043

0.0039

0.0038

0.0034

0.002 الزئبق
الكونستنتان
المنغانين
الجرافيت
الجرمانيوم
السليكون
0.00088

0.000002

0.0000

0.0005-

0.05-
0.07-















وعلى الرغم من أن مقاومية معظم الموصلات (كالمعادن مثلاً) تزداد بزيادة درجة الحرارة، إلا أن هناك مواد موصلة أخرى مثل الجرافيت ومعظم أشباه الموصلات وجميع السوائل الالكتروليتية تشذ عن تلك القاعدة. حيث تقل مقاومتها النوعية بزيادة درجة الحرارة (لاحظ الإشارة السالبة في الجدول 1-2).كما توجد عدد من السبائك التي تمتاز بضآلة التغير الحاصل في مقاومتها النوعية لمدى غير قليل من درجات الحرارة ومثال ذلك سبيكة المنغانين 84%Cu, 12%mn, 4%Ni وسبيكة الكونستنتان 40%Ni و 10%Cu لذلك يستعمل المنغانين مثلاً في صناعة المقاومات القياسية.