العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة
درجة الحرارة
درجة الحرارة، هي خاصية تمثل وحدة مستقلة تعبر عن المادة، ودرجة الحرارة عبارة عن متوسط جزء من الطاقة الداخلية الموجودة في الجسم، وهناك ثلاثة موازين لقياس درجة الحرارة، حيث يتم استخدام مقياس درجة الحرارة فهرنهايت في الولايات المتحدة الأمريكية وعدد قليل من البلدان الناطقة باللغة الإنجليزية، ويعتبر مقياس درجة الحرارة المئوي قياسيًا في جميع البلدان التي اعتمدت نظام القياس المتري، أما مقياس كيلفن فهو مقياس درجة الحرارة المطلقة؛ كمعيار دولي لقياس درجة الحرارة، وفي بعض مجالات الهندسة، هناك مقياس درجة حرارة مطلقة آخر، مثل مقياس رانكين، وفي هذا المقال سيم تناول العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة.[١]
المقاومة
قبل تناول العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة ينبغي توضيح المقصود من المقاومة، حيث تواجه الإلكترونات التي تمر عبر الأسلاك، بعض المقاومة، والمقاومة ما هي إلا عائق أمام تدفق الشحنة، وبالنسبة للإلكترون، فإن الرحلة من بداية طريقه إلى النهاية ليست مسارًا مباشرًا، إنه مسار متعرج ينتج عن عدد لا يحصى من الاصطدامات مع ذرات ثابتة داخل المادة الموصلة، وعلى الرغم من أن فرق الجهد الكهربائي الموجود يشجع حركة الشحنات، إلا أن المقاومة هي التي تثبطه وتقلل منه، وغالبًا ما يتم مقارنة تدفق الشحنات عبر الأسلاك مع تدفق المياه عبر الأنابيب، حيث تتشابه مقاومة تدفق الشحنة في الدائرة الكهربائية، مع التأثيرات الاحتكاكية بين الماء وأسطح الأنابيب، ويؤثر الطول الكلي للأسلاك على مقدار المقاومة، فكلما كان السلك أطول، كلما زادت المقاومة، وكلما ظهر أثر ذلك في العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة، وتؤثر مساحة المقطع العرضي للأسلاك على مقدار المقاومة، حيث تحتوي الأسلاك الواسعة على مساحة مستعرضة أكبر، وكلما كان السلك أوسع، كلما قللت المقاومة من تدفق الشحنة الكهربائية، وعندما تكون جميع المتغيرات الأخرى متشابهة، سوف تتدفق الشحنات بمعدلات أعلى عبر أسلاك ذات مساحات مستعرضة أكبر.[٢]
العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة
تختلف المواد في طبيعتها وفي استجابتها للتغير مع اختلاف درجات الحرارة، والعلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة ليست ثابتة، فمعظم المعادن تُظهر مقاومة متزايدة مع درجة الحرارة، وهو تأثير واضح بشكل خاص في المصباح الكهربائي المتوهج، حيث تعمل خيوط التنجستاين بمقاومة قليلة مع شدة الحرارة ومقاومة عالية في ظل الحرارة المنخفضة، ويتم ترتيب بعض السبائك المعدنية لإظهار تباين بسيط في المقاومة مع درجة الحرارة؛ كما في منجانين كونستانتان وغيرها من السبائك المختلفة، وغالبًا ما تُظهر العوازل مقاومة أقل من غيرها عند التسخين، بسبب زيادة التسرب الذي يحدث من العوازل عند تعرضها للحرارة، وعى سبيل المثال، فمواد الكربون والسيليكون والجرمانيوم تُظهر انخفاض في المقاومة عند التسخين، وتجدر الإشارة إلى أن الثرمستورات هي مكونات إلكترونية يمكن اختيارها بمعاملات شائكة جدًا مع ثوابت درجات الحرارة الموجبة أو السالبة، ومثال ذلك ثلاجات PTC أو NTC.[٣]
