Температурная зависимость сопротивления

Температурная зависимость сопротивления

Опыты показывают, что для химически чистых металлов в пределах температур от Т₀ = 273К до Т = 373К (а для некоторых металлов, например платины, в значительно более широком интервале температур) сопротивление проводника линейно зависит от температуры:

R_Т=R₀(1+aΔT),

где R₀ – сопротивление проводника при Т₀ = 273,15К;

а – температурный коэффициент сопротивления;

ΔT=Т−Т₀.

Для химически чистых металлов температурный коэффициент сопротивления а ~ 0,004 К^-1 (близкий к 1/273, 15 К^-1).
Если в печь поместить металлическую спираль с известным сопротивлением R₀ и измерить сопротивление R_T, то по данной формуле можно определить температуру печи. Это положено в основу строения и принципа действия электрического термометра.

На сопротивление металлического проводника существенно влияют примеси. Сплавы имеют большее удельное сопротивление.

Удельное сопротивление некоторых сплавов (константан, манганин) практически не зависит от температуры, что очень важно для построения измерительных приборов. С понижением температуры и приближением к абсолютному нулю сопротивление проводников уменьшается.

Сверхпроводимость

У некоторых металлов и сплавов наблюдается явление сверхпроводимости, открытое голландским физиком X. Камерлинг-Онессом в 1911 г.

Оно заключается в том, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, электрическое сопротивление резко падает – практически уменьшается до нуля.

Если в замкнутом круге, составленном из сверхпроводника, образуется электрический ток, то он будет циркулировать достаточно длительное время (недели), практически не уменьшаясь.

Температура перехода в сверхпроводящее состояние для различных чистых металлов различна и лежит в интервале от 0,35 К (гафний) до 11,7 К (технеций). Значение этой температуры примерно обратно пропорционально корню квадратному из атомной массы. Сейчас известно 23 чистых металла, обладающих сверхпроводимостью при определенных температурах, а также многие сплавы химических соединений, которые могут переходить в сверхпроводящее состояние. Теорию сверхпроводимости разработали в 1957 г. американские ученые Дж. Бардин, Л. Купер, Дж. Р. Шриффер и независимо от них Μ. Н. Боголюбов. По их теории в сверхпроводящем состоянии электроны проводимости образуют связанные пары; благодаря такой группировке движение совокупности электронов в целом становится устойчивым и не претерпевает обмена энергией с кристаллической решеткой.

2. Рассмотрим следующую задачу: надо определить силу тока в проводнике, длина которого 100 м, а сечение этого проводника – 0,5 мм².

Этот проводник выполнен из меди и включен в цепь таким образом, что на его концах наблюдается напряжение 6,8 В. Стоит отметить, что в задаче дан материал, из которого сделан проводник. Значит, можно узнать значение удельного сопротивления из таблицы.

Самостоятельно решить задачи:

1.Сопротивление медного провода при 0⁰С равно 4 Ом. Найдите его сопротивление при 50⁰С. Если температурный коэффициент сопротивления меди α = 4,3∙10^-3К^-1.

2. При какой температуре сопротивление серебряного проводника станет 2 раза больше, чем при 0⁰С?

3. На сколько процентов изменится мощность, потребляемая электромагнитом, обмотка которого выполнена из медной проволоки. При изменении температуры от 0 до 30⁰С?

4. На баллоне электрической лампы написано 220 В, 100 Вт. Для измерения сопротивления нити накала в холодном состоянии на лампу подали напряжение 2 В, при этом сила тока была 54 мА. Найти приблизительно температуру накала вольфрамовой нити

Решенные задачи необходимо отправить на электронную почту до 12.00 часов- 15.04.2020 г. olga.krasi@mail.ru

⇐ Предыдущая 12