Výpočet zmeny odporu odporového bočníka vo vzťahu k prechádzajúcemu prúdu a teplote
Odporový bočník je základným prvkom v meracích obvodoch, a jeho správne fungovanie je kľúčové pre presnosť nerania meracích prístrojov. Jedným z faktorov, ktorý ovplyvňuje jeho chovanie, je zmena odporu v závislosti od prechádzajúceho prúdu a teploty. existuje fyzikálna veličina nazývaná teplotný súčiniteľ odporu, ktorý vyjadruje závislosť odporu vodiča alebo polovodiča na teplote. Tento súčiniteľ má kladnú hodnotu pre vodiče, kde odpor stúpa s teplotou, a zápornú hodnotu pre polovodiče, kde odpor klesá s teplotou. Teplotný súčiniteľ odporu sa označuje symbolom α (prípadne αR) a jeho jednotkou je kelvin na -1 (°C-1).
Definícia odporového bočníka:
Odporový bočník sa používa na meranie striedavého alebo jednosmerného prúdu. To sa vykonáva meraním úbytku napätia na odpore.
Vzťah pre výpočet zmeny odporu v závislosti od teploty je definovaný ako:
ΔR = R0 * α * Δt
kde:
- ΔR je zmena odporu,
- R0 je počiatočný odpor,
- α je teplotný súčiniteľ odporu,
- Δt je zmena teploty.
Tento vzťah umožňuje vypočítať zmenu odporu odporového bocníka v závislosti od veľkosti prechádzajúceho prúdu a teploty prostredia alebo oteplenia bocníka. Zmena odporu je priamo úmerná veľkosti teplotnej zmeny a teplotného súčiniteľa odporu.
Parameter "ΔR"
Parameter ΔR predstavuje zmenu odporu odporového bocníka. Konkrétne, ΔR vyjadruje, o koľko sa zmenil odpor v dôsledku zmeny teploty a pôsobenia teplotného súčiniteľa odporu. Ak je ΔR kladné, znamená to, že odpor sa zvýšil. Ak je ΔR záporné, odpor sa znížil. Napríklad, ak má odporový bocník pôvodný odpor R0 = 0,1 Ω, teplotný súčiniteľ α = 0,0039 °C-1 a teplota sa zvýši o Δt = 10 °C, potom zmena odporu ΔR bude: ΔR = 0,1 Ω * 0,0039 °C-1 * 10 °C = 0,039 Ω. Teda odpor sa zvýšil o 0,039 Ω.
Parameter "R0"
Parameter "R0" predstavuje známu / udávanú hodnotu odporu, ktorá je použitá pre výpočet.
Parameter "α"
Parameter α v kontexte teplotného súčiniteľa odporu označuje teplotný súčiniteľ odporu. Toto číslo vyjadruje, o koľko percent sa zmení odpor vodiča alebo polovodiča pri zmene teploty o 1°C. Teda, ak je teplotný súčiniteľ odporu α = 0,0039 °C-1, znamená to, že pri zmene teploty o 1°C sa odpor zvýší o 0,0039 %. Tento parameter je dôležitý pre výpočet zmeny odporu vodiča alebo polovodiča v závislosti od teploty. Pretože teplotné súčiniteľy odporu sú rôzne pre rôzne materiály, je potrebné známiť teplotný súčiniteľ odporu pre konkrétny materiál, aby sa mohol správne vypočítať zmena odporu
Parameter "Δt"
Parameter Δt predstavuje zmenu teploty, teda rozdiel medzi koncovou a počiatočnou teplotou. Preto by užívateľ mal do poľa "Zmena teploty (°C)" zadávať, o koľko stupňov Celzia sa zmenila teplota odporového bočníka. Napríklad, ak má odporový bocník pôvodnú teplotu 20°C a po prechode prúdu sa jeho teplota zvýši na 30°C, zmena teploty Δt by bola 10°C (30°C - 20°C). Takže v tomto prípade by užívateľ do poľa "Zmena teploty (°C)" zadal hodnotu 10, čo predstavuje rozdiel medzi koncovou a počiatočnou teplotou odporového bocníka. Táto zmena teploty je dôležitá pre výpočet, pretože teplotný súčiniteľ odporu α vyjadruje, o koľko percent sa zmení odpor pri zmene teploty o 1°C. Preto je potrebné poznať konkrétnu zmenu teploty, aby bolo možné vypočítať presné zmeny odporu. Užívateľ by teda mal zadať, o koľko stupňov Celzia sa zmenila teplota odporového bočníka, a kalkulačka následne vypočíta zmenu odporu na základe tejto zmeny teploty a teplotného súčiniteľa odporu.
Tabuľka hodnôt tepelných konštánt
Nižšie nájdete tabuľku materálov používaných pri konštrukcii prúdových bočníkov a ich tepelných konštánt α. Tieto materiály a ich konštanty sú zanesené aj do kódu kalkulačky.
| Materiál bočníka | Zloženie | α [10 −3K−1] |
|---|---|---|
| Uhlík (grafit) | C | −6–12 |
| Konštantán | 54 % Cu, 45 % Ni, 1 % Mn | −0,03 |
| Nikelin | 67 % Cu, 30 % Ni, 3 % Mn | 0,11 |
| Nichrom | 78 % Ni, 20 % Cr, 2 % Mn | 0,2 |
| Sriebro | Ag | 3,8 |
| Tantal | Ta | 3,8 |
| Platina | Pt | 3,9 |
| Zlato | Au | 4 |
| Wolfram | W | 4,1 |
| Cín | Sn | 4,2 |
| Olovo | Pb | 4,2 |
| Hliník | Al | 4,9 |
| Železo | Fe | 6 |
| Meď | Cu | 3,92 |
| Mosadz | 50–99 % Cu, Zn | 2–7 |
Tabuľka hodnôt teplotných súčiniteľov. Zdroj Wikipedia
Kalkulačka výpočtu zmeny odporu bočníka
Vyberte materiál bočníka, vložte jeho známu hodnotu odporu v Ohmoch, hodnotu pretekajúceho prúdu v Ampéroch a údaj o zmene teploty a klknite na tlačidlo Vypočítať zmenu odporu bočníka. Kalkulačka vykoná výpočet a poskytne výsledok o zmene odporu bočníka v ohmoch.
Komentár môžete adresovať buď diskutujúcemu priamo pomocou tlačidla „Odpovedať“, alebo ho môžete adresovať všeobecne do poľa nižšie.