Зависимость сопротивления r от температуры имеет вид?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Зависимость электрического сопротивления от температуры различается для разных классов материалов (проводники, полупроводники, диэлектрики). 1. Металлы (Чистые проводники) Для металлов характерна прямая зависимость: при повышении температуры сопротивление растет. Это происходит из-за усиления тепловых колебаний узлов кристаллической решетки, что мешает направленному движению электронов. В широком диапазоне температур (но не вблизи абсолютного нуля) используется линейная аппроксимация: R=R0(1+αΔT)cap R equals cap R sub 0 open paren 1 plus alpha cap delta cap T close parenГде:

  • Rcap R — сопротивление при текущей температуре; R0cap R sub 0 — сопротивление при начальной температуре (обычно 0C0 raised to the composed with power C или 20C20 raised to the composed with power C); αalpha — температурный коэффициент сопротивления (ТКС), единица измерения — K-1cap K to the negative 1 power или C-1raised to the composed with power C to the negative 1 power; ΔT=TT0cap delta cap T equals cap T minus cap T sub 0 — изменение температуры.

2. Полупроводники и диэлектрики У этих материалов зависимость обратная: при повышении температуры сопротивление резко падает. Это связано с тем, что тепловая энергия высвобождает носители заряда (электроны и дырки), которые в обычном состоянии связаны. Зависимость носит экспоненциальный характер: R=AeBTcap R equals cap A center dot e raised to the the fraction with numerator cap B and denominator cap T end-fraction power Где:

  • Acap A и Bcap B — константы, зависящие от свойств конкретного материала; Tcap T — абсолютная температура в Кельвинах; ee — основание натурального логарифма.

3. Электролиты Сопротивление растворов электролитов также уменьшается при нагревании. Это происходит по двум причинам:

  1. Снижается вязкость жидкости, что облегчает движение ионов.
  2. Увеличивается степень диссоциации молекул на ионы.

Сводная таблица

Тип материала Характер зависимостиПричина
МеталлыРастет линейноРассеяние электронов на колебаниях решетки
ПолупроводникиПадает экспоненциальноРост концентрации свободных носителей заряда
ЭлектролитыПадаетСнижение вязкости и рост диссоциации

Сверхпроводимость Стоит отметить особое явление — сверхпроводимость. У некоторых материалов при достижении определенной критической температуры ( Tcrcap T sub c r end-sub) сопротивление скачкообразно падает до нуля. В этом состоянии материал может проводить ток без тепловых потерь. Я могу рассчитать конкретное значение сопротивления для выбранного вами металла или полупроводника, если вы укажете исходные параметры.

Форма ответа

Ваш аватар