Nguyên lý
Nguyên lý chung đo nhiệt độ bằng các điện trở là dựa vào sự phụ thuộc điện trở suất của vật liệu theo nhiệt độ.
Trong trường hợp tổng quát, sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có dạng:
R0 là điện trở ở nhiệt độ T0, F là hàm đặc trưng cho vật liệu và F = 1 khi T = T0.
Hình 3.3: Nhiệt kế giản nở dùng chất lỏng
Hiện nay thường sử dụng ba loại điện trở đo nhiệt độ đó là: điện trở kim loại, điện trở silic và điện trở chế tạo bằng hỗn hợp các oxyt bán dẫn.
Trường hợp điện trở kim loại, hàm trên có dạng:
Trong đó nhiệt độ T đo bằngoC, T0=0oC và A, B, C là các hệ số thực nghiệm. Trường hợp điện trở là hỗn hợp các oxyt bán dẫn:
T là nhiệt độ tuyệt đối, B là hệ số thực nghiệm.
Các hệ số được xác định chính xác bằng thực nghiệm khi đo những nhiệt độ đã biết trước. Khi đã biết giá trị các hệ số, từ giá trị của R người ta xác định được nhiệt độ cần đo.
Khi độ biến thiên của nhiệt độ ΔT (xung quanh giá trị T) nhỏ, điện trở có thể coi như thay đổi theo hàm tuyến tính:
Trong đó:
được gọi hệ số nhiệt của điện trở hay còn gọi là độ nhạy nhiệt ở nhiệt độ T. Độ nhạy nhiệt phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ, ví dụ ở 0oC platin (Pt) có aR=3,9.10-3/oC. Chất lượng thiết bị đo xác định giá trị nhỏ nhất mà nó có thể đo được
, do đó cũng xác định sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ có thể phát hiện được:
Ví dụ nếu
và với những phép đo quanh điểm 0oC, vật liệu là platin thì .
Thực ra, điện trở không chỉ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi do sự thay đổi điện trở suất mà còn chịu tác động của sự thay đổi kích thước hình học của nó. Bởi vậy đối với một điện trở dây có chiều dài l và tiết diện s, hệ số nhiệt độ có dạng:
Trên thực tế thường αρ>> α1nên có thể coi αR= αρ.