Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3 Deel 1 Hoofdstuk 7, Paragraaf 7.9, Blz 199-203

Variabele weerstanden varanderen van waarden door een natuurkundige grootheid. Hierdoor zijn ze handig toe te passen in de technieken die je vandaag tegen komt. Maar hoe werkt nou zo weerstand en welke voorbeelden zijn er? Kom daar achter in onderstaand artikel.

Variabele Weerstanden

Bij variabele weerstanden verandert de waarde onder invloed van een natuur kundige grootheid. De temperatuur is zo’n natuurkundige grootheid die van in vloed is op de weerstand waarde. We maken daarbij onderscheid in lineaire- en niet lineaire weerstanden.

Lineaire en niet-lineaire weerstanden

Lineaire weerstanden. De weerstand van de geleider materialen verandert onder invloed van de temperatuur. Het verloop van de verandering is lineair, zoals we in afbeelding 7.35 kunnen zien.

Tabel variabele Weerstanden

Het lineaire verloop kunnen we verklaren uit:
ΔR=Ro x α x Δt
Daarin zijn R, en constante waarden. Dus geldt:
ΔR = c x Δt

Dit kunnen we vergelijken met de wiskundige notatie y = ax. Een líneair verloop herkennen we aan de rechte lijn. We moeten daarbij wel kijken of de waarden op de x-en y-as ook lineair verlopen. Dat wil zeggen dat elke cm hetzelfde voorstelt.

Temperatuurafhankelijke weerstanden

De weerstandsverandering ΔR bij verandering van temperatuur hangt af van:

  • de oorspronkelijke weerstandswaarde Ro;
  • de temperatuursverandering Δt;
  • een materiaalconstante, namelijk de temperatuur coëfficiënt α.

Er geldt:
ΔR=Ro x α x Δt
Ro = de oorspronkelijke weerstandswaarde;
Δt = de temperatuursverandering;
α = de temperatuur coëfficiënt.
De temperatuurscoëfficiënt α geeft aan hoe de weerstandsverandering is per Ω weerstand en per °C.

Anders gezegd, als een weerstand van 1Ω een temperatuursverandering onder gaat van 1 °C dan verandert de weerstand met een waarde α.

Formule Variabele Weerstanden

Na de temperatuursverandering is de weerstandswaarde Rt dus verandert met ΔR

Rt = Ro + ΔR

Als we de begintemperatuur t1 en de eindtemperatuur t2 noemen, kunnen we voor de temperatuursverandering schrijven:

Δt = t₂ – t₁

Δt kan positief of negatief zijn, afhankelijk of we een stijging of daling in temperatuur hebben. Ook a kan positief of negatief zijn, afhankelijk van het materiaal. We spreken dan van een positieve of negatieve temperatuur coëfficiënt. Bij berekeningen moeten we dus goed op Δt en α letten of ze positief of negatief zijn, ΔR kan dus positief of negatief zijn.

Voorbeeld

Een wolfraamdraad van een gloeilamp heeft een weerstand van 5 Ω bij 20 °C. Bereken de weerstand bij 1000 °C.

Gegeven:
Ro = 5Ω
t₁ = 20 °C
t₂ = 1000 °C
a = 4,8-10-3°C

Gevraagd:
Rt

Oplossing:
Voor het temperatuurverschil geldt: 1000-20 = 980 °C
We weten dat geldt:
ΔR=Ro x α x Δt
ΔR = 5 x (4,8 x 10^-3) x 980
ΔR = 23,52 Ω

Er geldt ook:
Rt = Ro + ΔR
Rt = 5+23,52 = 28,52 Ω
Er is dus een toename van weerstand.

Als we Ro buiten haakjes halen, vinden we:

Rt = Ro (1+ α x Δt)

Met deze formule kunnen we Rt dus in één keer uitrekenen, maar we kunnen bij een verkeerde rekenvolgorde wel snel fouten maken.

Temperatuurmeetweerstanden maken van dit verschijnsel gebruik. Men maakt dergelijke weerstanden in het algemeen van een edelmetaal. Platina komt hiervoor het best in aanmerking, omdat het:

  • toepasbaar is voor temperaturen van -270 tot 800°C;
  • bij hoge temperatuur niet kan oxideren;
  • goed bestand is tegen chemische aantasting;
  • ten opzichte van andere thermokoppels de nauwkeurigheid hoger is;
  • de stabiliteit goed is.
Pt-element

Een platina temperatuur meetweerstand die bij 0°C een weerstand heeft van 100 Ω, noemt men een Pt100-element. Een Pt1000-element heeft een weer stand van 1000 Ω bij een temperatuur van 0°C.

Voor het meten van de temperatuur mag de stroom door het Pt-element natuurlijk niet te hoog zijn. Men maakt de stromen in het algemeen zo laag (< 1 mA) dat verwarming verwaarloosbaar laag is. Pt-elementen worden wel gebruikt voor het meten van de omgevingstempera tuur en motorolietemperatuur (zie afbeelding 7.37).

Meten met weerstand in een vliegtuigmotor

Wist je dat…
– de berekening van de weerstandsverandering bij verandering van tempera tuur hetzelfde is als de berekening van de lengteverandering?
– je in plaats van 1/ °C en 1/K ook kunnen schrijven als °C -¹ en K-¹?
– je onder supergeleiding verstaat dat de geleider geen weerstand meer heeft?
– je onder supergeleiding verstaat dat de geleider geen weerstand meer heeft?
– we supergeleiding tot nu toe alleen bij temperaturen van bijna 0 K kunnen bereiken?
– er naar gestreefd wordt om supergeleiding te krijgen bij kamertemperatuur?
– bij supergeleiding in geleiders geen verliezen optreden?

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3 Deel 1 Hoofdstuk 7, Paragraaf 7.9, Blz 199-203

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.