Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 1. Постоянный электрический ток

Электрический ток в металлах

Зависимость сопротивления металлического проводника от температуры

4. Для того чтобы установить зависимость сопротивления металлического проводника от температуры, проделаем опыт.

Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, реостата, амперметра и куска медной проволоки, свёрнутой в спираль (рис. 8). Замкнув цепь, установим определённую силу тока в ней. При прохождении тока спираль будет нагреваться, и можно заметить, что сила тока в цепи уменьшится. Если заменить медную спираль на спираль из другого металла, то будет наблюдаться то же самое явление. Поскольку напряжение не менялось, а сила тока уменьшилась, можно сделать вывод: сопротивление металлического проводника увеличивается с повышением температуры.

Это можно объяснить следующим образом. Сопротивление металлического проводника обусловлено тем, что электроны, участвуя в направленном движении под действием электрического поля, сталкиваются с ионами кристаллической решётки и передают им часть своей энергии. Одновременно электроны участвуют и в тепловом движении. При повышении температуры проводника увеличиваются скорость теплового движения электронов и амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решётки, соответственно возрастает число соударений электронов с ионами и растёт сопротивление направленному движению электронов.

Зависимость сопротивления проводника от температуры выражается следующей формулой:

R = R₀( 1 + αt),

где R₀ — сопротивление проводника при 0 °С, t — температура проводника в градусах Цельсия, R — сопротивление проводника при температуре t, α — температурный коэффициент сопротивления.

Температурным коэффициентом сопротивления называют величину, равную относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 °С (1 К).

Записанная зависимость справедлива и для удельного сопротивления проводника: ρ = ρ₀(1 + αt), поскольку, как вам известно, где l — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения.

Для чистых металлов значение температурного коэффициента сопротивления одинаково и равно 1/273 К^-1. Подставив значение а в формулу зависимости сопротивления от температуры, получим R = αR₀T, где Т — температура в кельвинах.

График зависимости сопротивления металлического проводника от температуры приведён на рисунке 9. Такой же вид имеет и R график зависимости удельного сопротивления от температуры.

<<< К началу      Окончание >>>