12.6: Coeficiente de resistencia a la temperatura

Los valores de resistencia para conductores a cualquier temperatura que no sea la temperatura estándar (generalmente especificada a 20 Celsius) en la tabla de resistencia específica deben determinarse a través de otra fórmula:

La constante “alfa” (α) se conoce como el coeficiente de temperatura de resistencia, y simboliza el factor de cambio de resistencia por grado de cambio de temperatura. Así como todos los materiales tienen cierta resistencia específica (a 20 ^o C), también cambian la resistencia según la temperatura en ciertas cantidades. Para los metales puros, este coeficiente es un número positivo, lo que significa que la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura. Para los elementos carbono, silicio y germanio, este coeficiente es un número negativo, lo que significa que la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Para algunas aleaciones metálicas, el coeficiente de resistencia de temperatura es muy cercano a cero, lo que significa que la resistencia apenas cambia en absoluto con las variaciones de temperatura (¡una buena propiedad si se quiere construir una resistencia de precisión con alambre metálico!). La siguiente tabla da los coeficientes de temperatura de resistencia para varios metales comunes, tanto puros como aleados:

Echemos un vistazo a un circuito de ejemplo para ver cómo la temperatura puede afectar la resistencia del cable y, en consecuencia, el rendimiento del circuito:

Este circuito tiene una resistencia total del cable (cable 1 + cable 2) de 30 Ω a temperatura estándar. Configurando una tabla de valores de voltaje, corriente y resistencia obtenemos:

A 20 ^o Celsius, obtenemos 12.5 voltios a través de la carga y un total de 1.5 voltios (0.75 + 0.75) cayó a través de la resistencia del cable. Si la temperatura subiera a 35 ^o Celsius, podríamos determinar fácilmente el cambio de resistencia para cada pieza de alambre. Suponiendo el uso de alambre de cobre (α = 0.004041) obtenemos:

Recalculando nuestros valores de circuito, vemos qué cambios traerá este aumento de temperatura:

Como puede ver, el voltaje a través de la carga bajó (de 12.5 voltios a 12.42 voltios) y la caída de voltaje a través de los cables subió (de 0.75 voltios a 0.79 voltios) como resultado del aumento de temperatura. Aunque los cambios pueden parecer pequeños, pueden ser significativos para líneas eléctricas que se extienden millas entre centrales eléctricas y subestaciones, subestaciones y cargas. De hecho, las compañías de servicios eléctricos a menudo tienen que tener en cuenta los cambios de resistencia de línea resultantes de las variaciones estacionales de temperatura al calcular la carga permisible del sistema

Revisar

• La mayoría de los materiales conductores cambian la resistencia específica con los cambios de temperatura. Es por ello que las cifras de resistencia específica siempre se especifican a una temperatura estándar (generalmente 20 ^o 25 ^o Celsius).
• El factor de cambio de resistencia por grado Celsius de cambio de temperatura se llama coeficiente de temperatura de resistencia. Este factor está representado por la letra griega minúscula “alfa” (α).
• Un coeficiente positivo para un material significa que su resistencia aumenta con un aumento de la temperatura. Los metales puros suelen tener coeficientes de temperatura positivos de resistencia. Los coeficientes que se aproximan a cero se pueden obtener aleando ciertos metales.
• Un coeficiente negativo para un material significa que su resistencia disminuye con un aumento de la temperatura. Los materiales semiconductores (carbono, silicio, germanio) suelen tener coeficientes de temperatura negativos de resistencia.
• La fórmula utilizada para determinar la resistencia de un conductor a alguna temperatura distinta a la especificada en una tabla de resistencias es la siguiente: