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: Где:
- — сопротивление при текущей температуре; — сопротивление при начальной температуре (обычно или ); — температурный коэффициент сопротивления (ТКС), единица измерения — или ; — 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: Где:
- и — константы, зависящие от свойств конкретного материала; — абсолютная температура в Кельвинах; — основание натурального логарифма.
3. Электролиты Сопротивление растворов электролитов также уменьшается при нагревании. Это происходит по двум причинам:
- Снижается вязкость жидкости, что облегчает движение ионов.
- Увеличивается степень диссоциации молекул на ионы.
Сводная таблица
| Тип материала | Характер зависимости | Причина |
|---|---|---|
| Металлы | Растет линейно | Рассеяние электронов на колебаниях решетки |
| Полупроводники | Падает экспоненциально | Рост концентрации свободных носителей заряда |
| Электролиты | Падает | Снижение вязкости и рост диссоциации |
Сверхпроводимость Стоит отметить особое явление — сверхпроводимость. У некоторых материалов при достижении определенной критической температуры ( ) 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.