학문
전기 저항은 온도에 따라 어떻게 변화하나요?
온도가 변화할 때 도체의 저항 값이 달라지는 현상들이 나타나게 됩니다. 이러한 변화가 물질의 특성과 어떤 관련이 있는지 의견 부탁드립니다.
6개의 답변이 있어요!
온도가 올라가면 대부분의 금속은 저항이 증가합니다. 반대로 온도가 내려가면 저항이 감소하게 되구요.
이러한 원인은 온도가 높아질수록 격자 진동이 커져서 전자의 이동이 방해되기 때문이에요. 반대로 반도체는 온도가 올라가면 자유 전자가 늘어나서 저항이 감소하는 특징이 있습니다. 즉, 물질의 구조와 전자 이동 방식에 따라 온도에 대한 저항 변화 방향이 달라지게 됩니다.
물질의 특성에 의해 결정된다고 보시면 되겠죠.
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채택된 답변안녕하세요. 박재화 박사입니다.
전기 저항은 온도에 따라 달라집니다. 특히 금속 소재는 온도가 올라가면 저항이 증가하는 경우가 일반적인 경우입니다. 그 이유는 온도가 높아지면 원자 진동이 커지기 때문인데, 이 것이 전자의 이동을 더욱더 방해하기 때문입니다.
반대로 반도체의 경우 온도가 올라가면 전자가 늘어나기 때문에 저항이 오히려 감소하는 특성을 보입니다. 그래서 같은 온도 변화라도 물질의 종류에 따라서 저항이 변화하는 방향성이 다르게 나타날 수 있습니다.
결론적으로 온도에 따른 저항 변화는 물질구조와 전하 이동 방식의 차이에서 나온다고 볼 수 있겠습니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
일반적인 금속 도체는 온도가 상승하면 내부 원자들의 진동이 활발해져 이동하는 전자들과의 충돌 빈도가 높아지기 때문에 저항값이 정비례하여 증가하는 특성을 보입니다 반면 반도체나 절연체는 온도가 올라갈수록 결합되어 있던 전자들이 에너지를 얻어 자유롭게 움직일 수 있게 되면서 오히려 저항이 감소하는 상반된 물리적 거동을 나타냅니다 이러한 온도 계수의 차이는 물질 내 전하 운반자의 농도와 이동도 변화에 기인하며 정밀한 회로 설계나 설비 유지보수 시에는 사용 환경의 온도 변화를 고려한 도체 선택과 저항 보정이 필수적으로 요구됩니다
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
전류의 흐름은 도체내의 자유전자의 양과 이동정도에 따라 다르게 나타납니다.
온도가 높으면 진동이 증가하여 전자충돌이 많이 발생되어 저항이 증가하고 온도가 낮으면 반대입니다.
전자가 이동하면서 격자에 충돌하여 저항이 발생되는 것인데 불순물이 많은 물질일수록 이러한 현상이 많이 나타나 저항이 크게 나타나게 됩니다.
전기 전도도가 중요한 제품일수록 냉각이 중요한 이유 입니다. 특히 금속도체의 경우는 이러한 현상이 크게 나타나게 됩니다. 물리적으로 저항이 크게되면 열이 발생되고 이로인하여 물질은 열변형이 생기게 됩니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
물질의 전기저항은 내부 분자의 상태 때문에 발생하는데 열로 인해 분자 내부의 운동에너지가 달라지게 되면 저항역시 변화하게 됩니다.
도체의 경우는 온도가 높아지면 저항도 증가합니다.
전기가 통한다는것은 물질내부로 전자가 이동한다는 것인데 물질내부의 원자가 에너지를 받게되면 움직임이 커지게 되는데 이때 전자의 흐름을 방해하여 저항이 커지는 것 입니다.
반도체나 부도체의 경우는 온도가 높아지면 저항이 낮아집니다.
도체와 반대로 반도체나 부도체의 경우는 평소에 전자가 움직이지 못하는 상태인데 열에너지를 받으면 전자가 전도상태로 이동을 하기에 저항이 낮아 집니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
도체에서 전류가 흐른다는 건 자유 전자들이 금속 내부를 이동하는 거예요. 그런데 이 전자들이 쭉 직진하는 게 아니라 금속 원자들에 부딪히면서 방해를 받거든요. 이 방해의 정도가 바로 저항이에요. 온도가 올라가면 금속 원자들이 제자리에서 더 세게 진동하기 시작하는데, 진동 폭이 커지면 전자가 부딪힐 확률이 높아져요. 좁은 복도에서 사람들이 가만히 서 있으면 지나가기 쉽지만, 모두가 팔을 흔들며 움직이면 통과하기 어려워지는 것과 비슷한 원리예요. 그래서 일반적인 금속 도체는 온도가 오르면 저항이 올라가요.
반도체는 정반대 방향으로 움직여요. 반도체는 상온에서 자유 전자의 수 자체가 적은 물질인데, 온도가 올라가면 열에너지를 받은 전자들이 속박에서 풀려나 자유롭게 움직일 수 있게 돼요. 원자 진동이 늘어 방해는 좀 더 받지만, 전류를 나를 수 있는 전자 수가 훨씬 빠르게 증가하니까 전체적으로는 저항이 내려가는 거예요. 온도 센서로 쓰이는 서미스터가 이 성질을 이용한 대표적인 부품이에요.
물질마다 이런 차이가 나는 건 전자가 얼마나 자유로운 상태에 있느냐에 달려 있어요. 금속은 이미 자유 전자가 넘쳐나니까 온도가 올라도 전자 수는 거의 변하지 않고 방해만 늘어나서 저항이 오르고, 반도체는 전자가 부족한 상태에서 출발하니까 온도가 올라야 비로소 전류를 나를 인력이 확보되는 거예요.
극단적인 경우로 가면 초전도체처럼 임계온도 아래에서 저항이 완전히 사라지는 현상도 있어요. 이건 전자들이 쌍을 이뤄 원자 진동의 방해를 아예 받지 않는 특별한 양자 상태에 들어가기 때문인데, 온도와 저항의 관계가 물질의 내부 구조에 따라 얼마나 다양하게 나타날 수 있는지를 보여주는 사례랍니다 :)