Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer
Beranda / Listrik / Resistor

Koefisien Suhu terhadap Resistansi (hambatan-tahanan-resistivitas)

Dalam teknik listrik atau elektronik, ketika aliran arus supply melalui kawat maka akan panas karena resistansi atau hambatan kawat. Dalam kondisi sempurna, resistansi harus '0' namun itu tidak terjadi. Ketika kawat menjadi panas, maka resistansi kawat berubah sesuai dengan suhu.

Meskipun itu disukai bahwa resistansi harus tetap stabil & itu harus independen untuk suhu. Jadi, perubahan resistansi untuk setiap perubahan derajat dalam suhu disebut sebagai temperatur koefisien resistansi (TCR). Secara umum, ini dilambangkan dengan simbol alpha (α).

TCR dari logam murni positif karena ketika suhu meningkat maka resistansi atau hambatan akan meningkat. Oleh karena itu, untuk membuat resistansi yang sangat akurat di mana resistansi tidak mengubah paduan diperlukan.

Apa itu Koefisien Suhu terhadap Resistansi?

Kita tahu bahwa ada banyak material dan mereka memiliki beberapa resistansi. Resistansi perubahan material berdasarkan variasi suhu. Hubungan utama antara suhu yang diubah & suhu yang dimodifikasi dapat diberikan oleh parameter yang disebut TCR (Temperatur Coefficient of resistansi). Itu ditandai dengan simbol α (alpha).

Berdasarkan bahan yang diperoleh, TCR dipisahkan menjadi dua jenis seperti koefisien suhu resistansi positif (PTCR) dan koefisien suhu resistansi negatif (NTCR).

Koefisien Suhu terhadap Resistansi (hambatan-tahanan-resistivitas)

Pada TCR positif, ketika suhu meningkat, maka resistansi material akan meningkat. Misalnya, dalam konduktor ketika suhu meningkat maka resistansi juga meningkat. Untuk paduan seperti konstantan & manganin, resistansi cukup rendah pada kisaran suhu tertentu.

Untuk semikonduktor seperti isolator (karet, kayu), silikon & germanium & elektrolit, resistansi berkurang maka suhu akan meningkat sehingga mereka memiliki TCR negatif.

Dalam konduktor logam, ketika suhu meningkat maka resistansi akan meningkat karena faktor-faktor yang meliputi berikut ini.
  • Langsung pada resistansi awal
  • Naiknya suhu.
  • Berdasarkan kehidupan material.

Formula (rumus) untuk Koefisien Suhu terhadap Resistansi

Resistansi konduktor dapat dihitung pada suhu tertentu dari data suhu, itu TCR, resistansi pada suhu khas & pengoperasian suhu. Secara umum, koefisien suhu dari rumus resistansi dapat dinyatakan sebagai

R = Rref (1 + α (T − Tref))

Dimana
'R' adalah resistansi pada 'T' temperatur atau suhu
'R ref ' adalah resistansi pada 'Tref' temperatur atau suhu
'α' adalah TCR dari material
'T' adalah suhu material dalam ° Celcius
'Tref' adalah suhu referensi yang digunakan untuk menyatakan koefisien suhu.

SI unit koefisien suhu terhadap resistivitas adalah per celsius derajat atau (/°C)
Unit koefisien suhu terhadap resistansi adalah ° Celcius

Biasanya, TCR (koefisien suhu terhadap resistansi) konsisten dengan suhu 20°C. Jadi biasanya suhu ini diambil sebagai suhu ruangan normal. Dengan demikian koefisien suhu derivasi resistansi biasanya mengambil ini ke dalam deskripsi:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Dimana
'R20' adalah resistansi pada 20°C
'α20' adalah TCR pada 20°C

TCR dari resistor adalah positif, negatif atau konstan pada kisaran suhu tetap. Memilih Resistor yang tepat dapat menghentikan kebutuhan kompensasi suhu. TCR besar diperlukan untuk mengukur suhu di beberapa aplikasi. Resistor yang dimaksudkan untuk aplikasi ini dikenal sebagai termistor, yang memiliki PTC (koefisien suhu positif) atau NTC (koefisien suhu negatif).

Koefisien Suhu Positif dari Resistansi

PTC mengacu pada beberapa bahan yang mengalami suhu sekali naik maka resistansi atau hambatan listrik juga meningkat. Bahan-bahan yang memiliki koefisien lebih tinggi kemudian menunjukkan kenaikan cepat dengan suhu.

Bahan PTC dirancang untuk mencapai suhu tertinggi yang digunakan untuk tegangan input daya yang diberikan karena pada titik tertentu ketika suhu meningkat maka resistansi listrik akan meningkat.

Koefisien suhu positif dari bahan-bahan resistansi secara mandiri tidak seperti bahan NTC atau pemanasan resistansi linier. Beberapa bahan seperti karet PTC juga memiliki koefisien suhu yang meningkat secara eksponensial

Koefisien Suhu Negatif dari Resistansi

NTC mengacu pada beberapa bahan yang mengalami setelah suhu mereka naik maka resistansi atau hambatan listrik akan berkurang. Bahan yang memiliki koefisien lebih rendah maka mereka menunjukkan penurunan cepat dengan suhu. Bahan NTC terutama digunakan untuk membuat pembatas arus, termistor, dan sensor suhu.

Metode Pengukuran TCR

TCR dari sebuah resistor dapat diputuskan dengan menghitung nilai resistansi pada kisaran suhu yang sesuai. TCR dapat diukur ketika kemiringan normal dari nilai resistansi berada di atas interval ini. Untuk hubungan linier, ini tepat karena koefisien suhu resistansi stabil pada setiap suhu.

Tapi, ada beberapa bahan yang memiliki koefisien seperti non-linear. Sebagai contoh, Nichrome adalah paduan populer yang digunakan untuk resistor, dan hubungan utama antara TCR dan suhu tidak linier.

Karena TCR diukur seperti kemiringan normal, maka sangat signifikan untuk mengidentifikasi interval TCR & suhu. TCR dapat dihitung dengan menggunakan metode standar seperti teknik MIL-STD-202 untuk rentang suhu dari -55°C hingga 25°C dan 25°C hingga 125°C.

Karena nilai terhitung maksimum diidentifikasi sebagai TCR. Teknik ini sering memberi efek di atas yang menunjukkan resistor yang ditujukan untuk aplikasi dengan tuntutan rendah.

Koefisien Suhu terhadap Resistansi untuk Beberapa Bahan

TCR untuk beberapa bahan pada suhu 20°C tercantum di bawah ini.
  • Untuk bahan Perak (Ag), TCR adalah 0.0038°C
  • Untuk bahan Tembaga (Cu), TCR adalah 0.00386°C
  • Untuk bahan Emas (Au), TCR adalah 0.0034°C
  • Untuk bahan Aluminium (Al), TCR adalah 0.00429°C
  • Untuk bahan Tungsten (W), TCR adalah 0.0045°C
  • Untuk bahan Besi (Fe), TCR adalah 0.00651°C
  • Untuk bahan Platinum (Pt), TCR adalah 0.003927°C
  • Untuk bahan Manganin (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%), TCR adalah 0.000002°C
  • Untuk bahan Merkuri (Hg), TCR adalah 0.0009°C
  • Untuk bahan Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%), TCR adalah 0.0004°C
  • Untuk bahan Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%), TCR adalah 0.00003°C
  • Untuk bahan Karbon (C), TCR adalah - 0.0005°C
  • Untuk bahan Germanium (Ge), TCR adalah - 0.05°C
  • Untuk bahan Silicon (Si), TCR adalah - 0.07°C
  • Untuk bahan Brass (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%), TCR adalah 0.0015°C
  • Untuk bahan Nikel (Ni), TCR adalah 0.00641°C
  • Untuk bahan Timah (Sn), TCR adalah 0.0042°C
  • Untuk bahan Zinc (Zn), TCR adalah 0.0037°C
  • Untuk bahan Mangan (Mn), TCR adalah 0.00001°C
  • Untuk bahan Tantalum (Ta), TCR adalah 0.0033°C

Eksperimen TCR

Percobaan Koefisien suhu terhadap resistansi dijelaskan di bawah ini.

Objektif

Tujuan utama dari percobaan ini adalah untuk menemukan TCR dari kumparan atau coil yang diberikan.

Peralatan

Peralatan percobaan ini terutama mencakup kabel penghubung, jembatan foster Carey, kotak resistansi, akumulator timbal, kunci satu arah, resistor rendah yang tidak diketahui, joki, galvanometer, dll.

Deskripsi

Jembatan foster Carey terutama mirip dengan jembatan meter karena jembatan ini dapat dirancang dengan 4 resistansi seperti P, Q, R & X dan ini terhubung satu sama lain.

Koefisien Suhu terhadap Resistansi (hambatan-tahanan-resistivitas)

Pada jembatan Wheatstone di atas, galvanometer (G), akumulator timbal (E) & keys galvanometer dan akumulator masing-masing adalah K1 & K.

Jika nilai resistansi diubah maka tidak ada aliran arus melalui 'G' dan resistansi yang tidak diketahui dapat ditentukan oleh salah satu dari tiga resistansi yang diketahui seperti P, Q, R & X. Hubungan berikut digunakan untuk menentukan resistansi yang tidak diketahui.

P/Q = R/X

Jembatan foster Carey dapat digunakan untuk menghitung perbedaan antara dua resistansi yang hampir sama & mengetahui nilai satu, nilai lainnya dapat dihitung. Di jembatan jenis ini, resistansi atau hambatan terakhir dihilangkan dalam perhitungan. Ini adalah manfaat dan karenanya dapat dengan mudah digunakan untuk menghitung resistansi yang diketahui.

Koefisien Suhu terhadap Resistansi (hambatan-tahanan-resistivitas)

Resistansi yang sama seperti P&Q terhubung di celah internal 2 & 3, resistansi khas 'R' dapat dihubungkan dalam gap1 & 'X' (resistansi tidak diketahui) terhubung dalam gap4. ED adalah panjang penyeimbang yang dapat dihitung dari ujung 'E'. Menurut prinsip Jembatan Whetstone

P/Q = R + a + l1ρ/X + b + (100- l1) ρ

Dalam persamaan di atas, a & b adalah modifikasi ujung pada ujung E & F & adalah resistansi atau hambatan untuk panjang setiap unit pada kabel jembatan. Jika pengujian ini berlanjut dengan mengubah X & R, panjang penyeimbang 'l2' dihitung dari ujung E.

P/Q = X + a + 12 ρ/R + b + (100-12) ρ

Dari dua persamaan di atas,

X = R + ρ (11 -12)

Misalkan l1 & l2 adalah panjang penyeimbang setelah pengujian di atas dilakukan melalui resistansi khas 'r', bukan 'R' & bukannya X, strip tembaga lebar dari '0' resistansi.

0 = r + ρ (11 '-12') atau ρ = r/11 '-12'

Jika resistansi coil adalah X1 & X2 pada suhu seperti t1°c & t2°c, maka TCR adalah

Α = X2 - X1/(X1t2 - X2t1)

Dan juga jika resistansi coil adalah X0 & X100 pada suhu seperti 0°c & 100°c, maka TCR adalah

Α = X100 - X0/(X0 x 100)

Jadi, ini semua tentang koefisien resistansi suhu. Dari informasi di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa ini adalah perhitungan modifikasi dalam setiap zat resistansi atau hambatan listrik untuk setiap tingkat perubahan suhu.