Resistores dependientes de la temperatura

Practico PTC y NTC

1. Carol Ribeiro
Física Experimental II





Resistores
dependientes de la
temperatura (PTC
y NTC)

2. PRACTICO N° 6

OBJETIVO:
Analizar el comportamiento de resistores PTC y NTC en función de la variación
de la temperatura.

CIRCUITO:
 Generador o fuente de C.C.
 R1 = 4,7 Ω
 Amperímetro
 Voltímetro
 PTC y NTC
 Termómetro de grado (max 110°C)
 Vaso de agua
 Vaso de agua caliente

FUNDAMENTO:
Ley de Ohm y Resistividad
Conductividad:
La densidad de corriente (J) en un conductor depende del campo eléctrico (E) y
de las propiedades del material. Pero para ciertos materiales, en especial
metálicos, a una temperatura dada, la densidad de corriente es casi
directamente proporcional al campo eléctrico y el cociente del valor de ambas
magnitudes se denomina conductividad (σ).
??????=
??????
??????
(Definición de conductividad)
La relación de proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de
corriente, llamada ley de Ohm es un modelo idealizado que describe muy bien
el comportamiento de ciertos materiales, pero no es una descripción general de
toda la materia.
La conductividad de un material puede depender de la temperatura y de la
composición del mismo, pero en el caso de aquellas sustancias que no
dependa del campo eléctrico, se dice que estas obedecen a la Ley de Ohm,

3. denominándolos materiales Óhmicos, en los cuales se incluyen la mayor parte
de los metales.
En el caso de muchas otras sustancias, donde la conductividad definida si
dependen del campo eléctrico, se las denomina No Óhmicas, y su densidad de
corriente no es proporcional al campo eléctrico

Resistencia:
Si aplicamos una diferencia de potencial (V) en los extremos de un conductor
recto, midiendo la corriente (i) que resulta, determinamos la resistencia de
dicho conductor, definiéndola entonces como el cociente del valor de ambas
magnitudes
??????=
??????
??????
(Definición de resistencia)
Un enunciado equivalente de la ley de Ohm es: “La resistencia es
independiente de la diferencia de potencial (V) y de la corriente (i).
En el caso de las sustancias óhmicas la diferencia de potencial en el conductor
es proporcional a la corriente que circula por el mismo
En el caso de las sustancias no óhmicas, la resistencia si depende de la
diferencia de potencial y de la corriente, donde V no varía linealmente con i.
Resistividad:
Relacionada con la resistencia de un conductor esta la resistividad (ρ) de un
material, definida como la razón de las magnitudes del campo eléctrico (E) y la
densidad de corriente (J).
??????=
??????
??????
(Definición de resistividad)
También podemos definir la resistividad como la relación existente entre la
resistencia de un conductor con su longitud y su área de sección recta. La
resistencia de un conductor es proporcional a la longitud del mismo, e
inversamente proporcional al área de su sección recta. Siendo la resistividad
reciproca de la conductividad:
??????=
??????.??????
??????
; ??????=
1
??????
(Definición de resistividad)

4. La resistividad de cualquier metal depende de la temperatura (T), excepto
cuando esta es muy baja el comportamiento de la resistividad es casi lineal con
la temperatura.
El coeficiente de temperatura de la resistividad (α) es la pendiente de grafica de
ρ en función de T, esta relación se muestra en la tabla:

PTC y NTC:
Un NTC (coeficiente de temperatura negativo) es una resistencia cuyo valor
óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por su
disminución del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto
presenta un coeficiente de temperatura negativo.
El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es
el siguiente:

5. Símbolo Resistencia NTC
Relación resistencia – temperatura:
El coeficiente de temperatura (α) es el % que disminuye su valor óhmico por
cada grado de aumento de temperatura, se obtiene de la siguiente expresión:
α = - B/T2
Según los materiales utilizados en la fabricación de una resistencia NTC, la
constante B, puede variar entre 2000 y 5500 ºK

Gráfica Resistencia-Temperatura en una resistencia NTC

Un PTC (Coeficiente de temperatura positivo) es una resistencia cuyo valor
óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por el
aumento del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto
presenta un coeficiente de temperatura positivo.
El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el
siguiente:

6. Símbolo Resistencia PTC
Relación resistencia – temperatura:


Gráfica Resistencia-Temperatura de una resistencia PTC

En la gráfica anterior, vemos las variaciones del valor óhmico de la resistencia
PTC al aumentar la temperatura. Al principio la resistencia no experimenta casi
ninguna variación (I), se sigue aumentando la temperatura, hasta llegar a
producirse un aumento considerable de la resistencia (II), pero si seguimos
aumentando la temperatura, el valor óhmico vuelve a disminuir (III).
Entonces solo podemos trabajar con la resistencia cuándo se encuentra en las
zonas I y II, ya que en la III el componente puede estropearse. El límite de
temperatura al que se puede llegar está en torno a los 400 ºC.

TABLAS:
PTC
T (°C) I (ma) V (V) R (Ω)
56 1,63 0,84 515
53 1,66 0,68 410
51 1,66 0,61 367
47,5 1,66 0,59 355
44 1,66 0,56 337
41,4 1,66 0,54 325
38 1,66 0,53 319
34 1,66 0,52 313

7. 31 1,66 0,51 307
28 1,66 0,5 301
25 1,66 0,5 301
NTC
T (°C) I (ma) V (V) R (Ω)
67 1,53 1,93 1261
57 1,5 2,14 1427
52 1,47 2,33 1585
48 1,43 2,71 1895
43 1,25 2,97 2376
39 1,22 3,35 2746
34 1 3,86 3860
28 1 4,22 4220
24 0,9 4,6 5111
17 0,37 5,3 14324
16 0,34 5,45 16029

GRAFICAS:


y = 11.096e
0.0684x
R² = 0.9933
y = 247.99e
0.007x
R² = 0.9289
0
100
200
300
400
500
600
0 20 40 60
R(
Ω
)
T(°C)
PTC
PTC1
PTC2
Expon. (PTC1)
Expon. (PTC2)

8. CONCLUSIÓN:
Como consta en el fundamento un PTC o un NTC son resistencias que se
utilizan como sensores de temperatura que se utiliza para determinar el
coeficiente de temperatura, es decir para que su resistencia varié de forma
notable a medida que cambia la temperatura, en este caso del agua.
Los gráficos nos muestran muy claramente el comportamiento de cada uno a
medida que cambia la temperatura del agua, comprobando de esta manera que
ambas practicas coinciden con lo teórico.
R = 2E+06T
-1,789
R² = 0,9751
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 20 40 60 80
R(
Ω
)
T(°C)
NTC
ntc
Power (ntc)