La temperatura influisce in modo significativo sulla resistenza dei metalli. Questa relazione è principalmente governata da quanto segue:
1. Aumento della temperatura, aumento della resistenza: Per la maggior parte dei metalli, la resistenza aumenta all'aumentare della temperatura . Questo è perché:
* Aumento delle vibrazioni termiche: All'aumentare della temperatura, gli atomi all'interno del reticolo metallico vibrano in modo più vigoroso. Questo aumento del movimento rende più difficile per gli elettroni fluire liberamente attraverso il materiale, aumentando la resistenza.
* Scattering elettronico: Gli atomi vibranti fungono da ostacoli per lo spostamento degli elettroni, facendoli spargere più frequentemente, ostacolando il loro movimento generale e aumentando la resistenza.
2. Relazione lineare: Per la maggior parte dei metalli all'interno di un intervallo di temperatura moderato, la variazione della resistenza è approssimativamente lineare con il cambiamento di temperatura. Ciò significa che la resistenza aumenta proporzionalmente all'aumento della temperatura.
3. Resistività: La relazione tra temperatura e resistenza può essere espressa usando il concetto di resistività (ρ) , che è una proprietà materiale che quantifica la sua resistenza al flusso di corrente elettrica. Per i metalli, la resistività aumenta in genere linearmente con la temperatura, espressa dalla seguente equazione:
ρ (t) =ρ (t₀) [1 + α (t - t₀)]
Dove:
* ρ (t) è la resistività alla temperatura t
* ρ (T₀) è la resistività a una temperatura di riferimento T₀ (di solito 20 ° C)
* α è il coefficiente di temperatura di resistività (una proprietà del materiale)
* T è la temperatura in ° C
4. Eccezioni:
* Alcuni metalli, come il nicromo (lega nicr), hanno un coefficiente di resistività molto più piccolo (α) rispetto ai metalli puri , il che significa che la loro resistenza cambia in modo meno significativo con la temperatura. Questo li rende ideali per applicazioni come elementi di riscaldamento.
* a temperature molto basse (vicino a zero assoluto), alcuni metalli mostrano Superconduttività **, dove la loro resistenza scende a zero, consentendo il flusso di corrente senza perdita di energia.
In sintesi:
* Per la maggior parte dei metalli, la resistenza aumenta con la temperatura dovuta all'aumento delle vibrazioni termiche e alla dispersione di elettroni.
* Questa relazione è generalmente lineare all'interno di un intervallo di temperatura moderato.
* La resistività può essere utilizzata per quantificare la resistenza dipendente dalla temperatura di un materiale.
* Alcuni metalli, come il nicromo, hanno un coefficiente di resistività minore, rendendoli utili per applicazioni specifiche.
* A temperature estremamente basse, alcuni metalli diventano superconduttori, mostrando una resistenza zero.
Comprendere la relazione tra temperatura e resistenza è cruciale in varie applicazioni, tra cui:
* Design di circuiti elettrici: Considerare gli effetti di temperatura sulla resistenza è vitale per garantire il corretto funzionamento del circuito in condizioni variabili.
* Sensità di temperatura: I termistori, che sono resistori con resistenza dipendente dalla temperatura, sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni di rilevamento della temperatura.
* Scienza materiale: Studiare la dipendenza dalla temperatura della resistenza aiuta a comprendere le proprietà fisiche dei materiali e sviluppare nuovi materiali con le caratteristiche desiderate.
