Termoresistenza
Che cos'è una termoresistenza?
La termoresistenza è un componente elettronico realizzato per rilevare la temperatura.
È realizzato attraverso un materiale conduttore metallico (ad esempio platino) la cui resistenza varia al variare della temperatura.
Si differenza dai termistori per il materiale con cui è realizzato, questi ultimi infatti sono realizzati con materiali semiconduttori mentre una termoresistenza è realizzata con materiale conduttore.
Resistenza e temperatura
Resistenza e temperatura di un conduttore sono legati tra di loro attraverso la seconda legge di Ohm; in particolare la resistenza R di un conduttore è pari a:
in cui:
- ρ è il coefficiente di resistività tipico di ogni materiale e si misura in Ω∙m;
- L è la lunghezza del conduttore misurata in m;
- S la sua sezione in m2.
La resistenza di un conduttore si mantiene costante se la temperatura a cui esso si trova rimane costante.
Il coefficiente di resistività ρ che compare nella seconda legge di Ohm ha una forte dipendenza dalla temperatura a cui si trova la resistenza. Il coefficiente di resistività è funzione della temperatura secondo questa relazione:
ρ(T) = ρ293 [1 + α∙ ΔT]
Il parametro α (unità di misura K-1) si dice coefficiente termico o coefficiente di temperatura e determina di quanto la resistività varia in funzione della temperatura.
ρ293 è il coefficiente di resistività a 293 K cioè a temperatura ambiente (20°C) mentre ΔT è la differenza di temperatura da esprimersi in Kelvin (o Celsius perché sappiamo che la differenza tra due temperature è equivalente sia se espressa in K sia in °C in quanto entrambe scale centigrade).
In generale la formula che consente di calcolare il coefficiente di resistività di un materiale è della forma:
ρ(T) = ρ0 ∙ [1 + α ∙ (T - T0)]
in cui ρ(T) è la resistività a temperatura T e ρ0 è la resistività alla temperatura T0.
Il coefficiente α è definito come:
Per i conduttori metallici che costituiscono le termoresistenze se la temperatura aumenta, aumenteranno anche le vibrazioni molecolari del conduttore stesso e dunque sarà più probabile che gli elettroni di conduzione vengano maggiormente ostacolati nel loro percorso all'interno dal conduttore dagli urti con gli elettroni del conduttore. Questo porta ad un aumento della resistenza.
Il coefficiente termico α assume allora valore positivo nei metalli puri come il rame o l'oro.
Circuiti elettrici con termoresistenza
Per utilizzare una termoresistenza si utilizza un partitore di tensione in cui si collega la termoresistenza che solitamente ha resistenze dell'ordine di qualche KΩ con un'altra resistenza di valore simile.
Il partitore di tensione fa in modo che la tensione totale V fornita dal generatore di tensione venga suddivisa sui due carichi resistivi in maniera proporzionale in base ai valori delle due resistenze.
Visto che la resistenza della termoresistenza ha un valore variabile a seconda della temperatura si può scrivere una funzione che metta in relazione direttamente la tensione ai capi di ciascuna resistenza con la variazione di temperatura.
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