Залежність опору металів від температури

Опір-лення металів пов'язано з тим, що електрони, які рухаються в провід-ніку, взаємодіють з іонами кристалічної решітки і втрачають при цьому частина енергії, яку вони набувають в електричному полі.

Досвід показує, що опору-ня металів зави-сит від температури. Кожна речовина можна харак-терізовать постійної для нього вели-чиною, званої температурним коефіцієнтом опору # 945; . Цей коефіцієнт дорівнює щодо відповідності-ному зміни питомої опору-тивления провідника при його нагре-вання на 1 К: # 945; =

де # 961; 0 - питомий опір при температурі T0 = 273 К (0 ° С), # 961; - питомий опір при даній температурі T. Звідси залежність питомого опору металевих-чеського провідника від температури виражається лінійною функцією: # 961; = # 961; 0 (1 + # 945; T).

Залежність опору від температури виражається такою ж функцією:

Температурні коефіцієнти со-спротиву чистих металів срав-ково мало відрізняються друготдруга і приблизно рівні 0,004 K -1. Зміна опору про-водників при зміні температу-ри призводить до того, що їх вольт-амперна характеристика не лінійна. Це особливо помітно в тих ви-чаях, коли температура провідників-ков значно змінюється, напри-заходів при роботі лампи розжарювання. На малюнку приведена її вольт - амперна характеристика. Як видно з малюнка, сила струму в цьому випадку не прямо пропорційна напря-ню. Не слід, однак, думати, що цей висновок суперечить закону Ома. Залежність, сформульована в законі Ома, справедлива тільки при постоян-ном опорі. Залежність опору ме-металевих провідників від темпе-ратури використовують в різних через вимірювального і автоматичних вуст-влаштування. Найбільш важливим з них є термометр опору. Основною частиною термометра со-спротиву служить платинова про-волока, намотана на керамічні-ський каркас. Дріт поміщають в середу, температуру кото-рій потрібно визначити. Вимірюючи опір цього дроту і знаючи її опір при t0 = 0 ° С (т. Е. R0), розраховують за останньою формулою температуру середовища.

Надпровідність. Однак до кінця XIX в. не можна було прове-рить, як залежить опір про-водників від температури в області дуже низьких температур. Тільки на початку XX ст. голландському науково-му Г. Камерлінг-Оннес вдалося пре-брехати в рідкий стан наибо-леї важко конденсованих газ - гелій. Температура кипіння рідкого гелію дорівнює 4,2 К. Це і дало мож-ливість виміряти опір деяких чистих металів при їх охолодженні до дуже низької темпе-ратури.

У 1911р робота Камерлинг-Оннеса завершилася найбільшим відкритому-ством. Досліджуючи опір ртуті при її постійному охолодженні, він виявив, що при температурі 4,12 К опір ртуті стрибком падало до нуля. В даль-нейшем йому вдалося це ж явище спостерігати і у ряду інших метал-лов при їх охолодженні до темпе-ратура, близьких до абсолютного нуля. Явище повної втрати металом електричного опору при певній температурі отримало назву надпровідності.

Не всі матеріали можуть стати сверхпроводниками, але їх число до статочно велике. Однак у багатьох з них було виявлено властивість, яке значно перешкоджало їх застосування. З'ясувалося, що у більшості чистих металів надпровідність зникає, коли вони знаходяться в силь-ном магнітному полі. Тому, коли по сверх-провіднику тече значний струм, він створює навколо себе магнітне поле і надпровідність в ньому зникає. Все ж це перешкода виявилося переборним: було з'ясовано, що ні-які сплави, наприклад ніобію і цирконію, ніобію і титану і ін. Мають властивість зберігати свою надпровідність при великих значеннях сили струму. Це дозволило більш широко використовувати понад-провідність.