واحدة من خصائص أي مادة موصلة كهربائيا هي اعتماد المقاومة على درجة الحرارة. إذا تم تصويره على شكل رسم بياني حيث يتم تحديد الفواصل الزمنية (t) على المحور الأفقي وقيمة المقاومة الأومية (R) على المحور العمودي ، فسنحصل على خط معطل. اعتماد المقاومة على درجة الحرارة بشكل تخطيطي يتكون من ثلاثة أقسام. الأول يتوافق مع حرارة خفيفة - في هذا الوقت تتغير المقاومة قليلاً. هذا يحدث حتى نقطة معينة ، وبعد ذلك الخط على الرسم البياني ترتفع بشكل حاد - وهذا هو القسم الثاني. المكون الثالث ، الأخير هو خط مستقيم ، يتجه صعوداً من النقطة التي توقف فيها النمو R ، بزاوية صغيرة نسبياً إلى المحور الأفقي.

المعنى المادي لهذا الرسم البياني هو كما يلي: يتم وصف اعتماد المقاومة على درجة حرارة الموصل على أنه بسيط طالما أن قيمة التسخين لا تتجاوز خاصية قيمة معينة لهذه المادة. دعنا نعطي مثالًا تجريديًا: إذا كانت درجة حرارة مادة ما عند درجة حرارة + 10 درجة مئوية 10 أوم ، فعندئذ لا تتغير قيمة R إلى 40 درجة مئوية تقريبًا ، وتبقى ضمن حدود خطأ القياس. ولكن بالفعل عند 41 درجة مئوية ، ستكون هناك زيادة في المقاومة إلى 70 أوم. إذا لم يتوقف ارتفاع درجة الحرارة الإضافي ، فستكون هناك 5 أوم إضافية لكل درجة متتالية.

تستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في الأجهزة الكهربائية المختلفة ، لذلك من الطبيعي إعطاء بيانات عن النحاس كأحد أكثر المواد شيوعًا في ذلك ، فالتسخين في موصل النحاس لكل درجة إضافية يؤدي إلى زيادة المقاومة بنسبة نصف بالمائة من قيمة محددة (يمكن العثور عليها في الجداول المرجعية) 20 درجة مئوية ، طول 1 متر مع قسم من 1 متر مربع. مم).

عندما يظهر موصل معدني ، يظهر تيار كهربائي - حركة موجهة من الجسيمات الأولية مع شحنة. الأيونات الموجودة في العقد المعدنية غير قادرة على الاحتفاظ بالإلكترونات في مداراتها الخارجية لفترة طويلة ، بحيث تتحرك بحرية في جميع أنحاء حجم المادة من عقدة إلى أخرى. هذه الحركة الفوضوية هي بسبب الطاقة الخارجية - الحرارة.

على الرغم من أن حقيقة الحركة واضحة ، فهي ليست اتجاهية ، وبالتالي فهي لا تعتبر تيارًا. عندما يظهر مجال كهربائي ، يتم توجيه الإلكترونات وفقًا لتكوينها ، وتشكيل حركة اتجاهية. ولكن بما أن التأثير الحراري لم يختف في أي مكان ، فإن الجسيمات المتحركة بشكل عشوائي تصطدم بحقول الاتجاه. إن اعتماد مقاومة المعادن على درجة الحرارة يدل على حجم التداخل مع مرور التيار. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت درجة حرارة الموصل.

الاستنتاج الواضح: الحد من درجة التدفئة ، يمكنك تقليل المقاومة. (حوالي 20 درجة مئوية) تتميز بدقة بانخفاض كبير في الحركة الفوضوية الحرارية للجزيئات في بنية المادة.

وقد وجدت خاصية النظر في المواد الموصلة تطبيق واسع في الهندسة الكهربائية. على سبيل المثال ، يتم استخدام الاعتماد على المقاومة موصل على درجة الحرارة في أجهزة الاستشعار الإلكترونية. مع العلم بقيمتها لأي مادة ، يمكنك عمل مقياس حراري ، وتوصيله بقارئ رقمي أو تمثيلي ، وإجراء التخرج المناسب للمقياس واستخدامه كبديل ، وتستند معظم المستشعرات الحرارية الحديثة إلى هذا المبدأ ، لأن الموثوقية أعلى والتصميم أبسط.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن اعتماد المقاومة على درجة الحرارة يجعل من الممكن حساب تسخين لفائف المحركات الكهربائية.

هناك العديد من الشروط التي تمر خلالها ناقلات الشحن عبر مواد معينة. والتأثير المباشر على شحنة التيار الكهربائي هو المقاومة التي تعتمد على البيئة. تشمل العوامل التي تغير تدفق التيار الكهربائي درجة الحرارة. في هذه المقالة نعتبر اعتماد مقاومة الموصل على درجة الحرارة.

المعادن

كيف تؤثر درجة الحرارة على المعادن؟ لمعرفة هذا الاعتماد ، تم إجراء التجربة التالية: يتم توصيل بطارية ، ومقياس التيار الكهربائي ، وسلك وشعلة مع بعضها البعض بمساعدة الأسلاك. ثم من الضروري قياس القراءة الحالية في الدائرة. بعد أخذ القراءات ، أحضر الشعلة إلى السلك وسخّنها. عندما يمكن رؤية الأسلاك المسخنة أن المقاومة تزداد ، وتقل الموصلية من المعدن.

1. سلك معدني
2. بطارية
3. الأميتر لقيلس التيار الكهربائي

يشار إلى التبعية ويبررها الصيغ:

من هذه الصيغ يتبع ذلك أن R للموصل يتحدد بالصيغة:

يتم توفير مثال على اعتماد مقاومة المعادن على درجة الحرارة في الفيديو:

تحتاج أيضًا إلى الانتباه إلى خصائص مثل الموصلية الفائقة. إذا كانت الظروف المحيطة طبيعية ، ثم عن طريق التبريد ، فإن الموصلات تقلل من مقاومتها. يوضح الرسم البياني أدناه كيف تعتمد درجة الحرارة والمقاومة في الزئبق.

الموصلية الفائقة هي ظاهرة تحدث عندما تصل المادة إلى درجة الحرارة الحرجة (كلفن أقرب إلى الصفر) ، حيث تنخفض المقاومة بحدة إلى الصفر.

غاز

تلعب الغازات دور العزل الكهربائي ولا يمكنها إجراء التيار الكهربائي. ولكي يتم تشكيلها ، هناك حاجة لشركات الشحن. لعبت دورها من قبل أيونات ، وأنها تنشأ بسبب تأثير العوامل الخارجية.

يمكن ملاحظة التبعية بالقدوة. للتجربة ، يتم استخدام نفس التركيب كما في التجربة السابقة ، يتم استبدال الموصلات فقط بألواح معدنية. يجب أن يكون هناك مساحة صغيرة بينهما. يجب أن يشير مقياس التيار الكهربائي إلى عدم وجود تيار. عند وضع الموقد بين اللوحات ، سيشير الجهاز إلى التيار الذي يمر عبر وسط الغاز.

فيما يلي رسم بياني لخصائص الجهد الحالي لتصريف الغاز ، حيث يمكن ملاحظة أن الزيادة في التأين في المرحلة الأولية تزيد ، ثم يبقى اعتماد التيار على الجهد دون تغيير (وهذا يعني ، مع زيادة الجهد ، أن التيار لا يزال كما هو) وزيادة حادة في التيار ، مما يؤدي إلى انهيار الطبقة العازلة .

النظر في الموصلية من الغازات في الممارسة العملية. يتم استخدام مرور التيار الكهربائي في الغازات في المصابيح والمصابيح الفلورية. في هذه الحالة ، يوضع الكاثود والأنود ، قطبين في قارورة ، يوجد فيها غاز خامل. كيف تعتمد هذه الظاهرة على الغاز؟ عند تشغيل المصباح ، يتم تسخين الخيوط ، ويتم إنشاء انبعاث حراري إلكتروني. داخل القارورة مغطى بالفوسفور الذي ينبعث الضوء الذي نراه. كيف يعتمد الزئبق على الفوسفور؟ أبخرة الزئبق ، عندما تقصفها الإلكترونات ، تشكل أشعة تحت الحمراء ، والتي بدورها تنبعث الضوء.

إذا قمت بتطبيق جهد بين الكاثود والأنود ، فهناك موصلية للغازات.

السوائل

الموصلات الحالية في السائل هي الأنيونات والكاتيونات التي تتحرك بسبب حقل خارجي كهربائي. توفر الإلكترونات الموصلية قليلاً. النظر في اعتماد المقاومة على درجة الحرارة في السوائل.

1. المنحل بالكهرباء
2. بطارية
3. الأميتر لقيلس التيار الكهربائي

يتم اعتماد الاعتماد على تأثير الشوارد في التدفئة بواسطة الصيغة:

حيث يكون معامل درجة حرارة سالبة.

كيف R يعتمد على التدفئة (ر) هو مبين في الرسم البياني أدناه:

يجب أن تؤخذ هذه العلاقة في الاعتبار عند شحن البطاريات والبطاريات.

أشباه الموصلات

وكيف تعتمد المقاومة على التسخين في أشباه الموصلات؟ للبدء ، دعنا نتحدث عن الثرمستورات. هذه هي الأجهزة التي تغير مقاومتها الكهربائية تحت تأثير الحرارة. معامل درجة حرارة أشباه الموصلات للمقاومة (TKS) أعلى بكثير من المعادن. كلا الموصلات الإيجابية والسلبية ، لديهم خصائص معينة.

حيث: 1 هو TKS أقل من الصفر ؛ 2 - TKS أكبر من الصفر.

لكي تبدأ الموصلات مثل الثرمستورات في العمل ، فإنها تأخذ أي نقطة في السمة I - V كأساس:

• إذا كانت درجة حرارة العنصر أقل من الصفر ، فسيتم استخدام هذه الموصلات كمرحلات ؛
• للتحكم في التيار المتغير ، وكذلك درجة الحرارة والجهد ، استخدم القسم الخطي.

تستخدم الثرمستورات عند فحص وقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والذي يتم على ترددات عالية للغاية. ولهذا السبب ، يتم استخدام هذه الموصلات في أنظمة مثل أجهزة إنذار الحريق واختبار الحرارة والتحكم في استخدام المواد الصلبة والسوائل. تستخدم الثرمستورات ، التي تقل فيها TKS عن الصفر ، في أنظمة التبريد.

الآن عن thermoelements. كيف تأثير Seebeck على thermoelements؟ الاعتماد هو أن هذه الموصلات تعمل على أساس هذه الظاهرة. عندما ترتفع درجة حرارة الوصلة عند تسخينها ، تظهر emf عند تقاطع الدائرة المغلقة. وبالتالي ، يتجلى اعتمادهم ويتم تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء. لفهم العملية بالكامل ، أوصي بدراسة تعليماتنا حول كيفية القيام بذلك

العديد من المعادن ، على سبيل المثال ، مثل النحاس والألومنيوم والفضة ، لها خاصية توصيل التيار الكهربائي بسبب وجود الإلكترونات الحرة في بنيتها. أيضا ، المعادن لديها بعض المقاومة للتيار ، ولكل منها قناعاتها. تعتمد مقاومة المعدن بشدة على درجة حرارته.

يمكنك أن تفهم كيف تعتمد مقاومة المعدن على درجة الحرارة ، إذا قمت بزيادة درجة حرارة الموصل ، على سبيل المثال ، في المنطقة من 0 إلى 2 درجة مئوية. مع زيادة درجة حرارة الموصل ، تزداد مقاومته أيضًا. علاوة على ذلك ، هذا الاعتماد شبه خطي.

من وجهة نظر مادية ، يمكن تفسير زيادة المقاومة مع زيادة درجة الحرارة بزيادة سعة التذبذبات في مواقع الشبكة ، مما يجعل مرور الإلكترونات أكثر صعوبة ، أي زيادة مقاومة التيار الكهربائي.

بالنظر إلى الرسم البياني ، يمكنك أن ترى أنه في t1 يكون للمقاومة مقاومة أقل بكثير من t2 ، على سبيل المثال. مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة ، يمكنك الوصول إلى النقطة t0 ، حيث تكون مقاومة الموصل مساوية تقريبًا للصفر. بالطبع ، مقاومته هي صفر لا يمكن أن يكون ، ولكن يميل فقط له. في هذه المرحلة ، يصبح الموصل موصلًا فائقًا. تستخدم الموصلات الفائقة في مغناطيس قوي كلف. في الممارسة العملية ، تقع هذه النقطة أبعد من ذلك بكثير ، في منطقة الصفر المطلق ، ومن المستحيل تحديدها وفقًا لهذا الجدول.

بالنسبة لهذا الرسم البياني ، يمكنك كتابة المعادلة

باستخدام هذه المعادلة ، يمكنك أن تجد مقاومة الموصل في أي درجة حرارة. هنا نحتاج إلى النقطة t0 التي تم الحصول عليها مسبقًا في الرسم البياني. معرفة درجة الحرارة في هذه المرحلة لمادة معينة ، ودرجة الحرارة t1 و t2 ، يمكننا أن نجد مقاومة.

يستخدم التغيير في المقاومة مع درجة الحرارة في أي آلة كهربائية حيث لا يمكن الوصول المباشر إلى اللف. على سبيل المثال ، في المحرك غير المتزامن ، يكفي معرفة مقاومة الجزء الثابت في اللحظة الأولى من الوقت وفي الوقت الذي يعمل فيه المحرك. من خلال العمليات الحسابية البسيطة ، يمكن تحديد درجة حرارة المحرك ، والتي تتم تلقائيًا في الإنتاج.

« الفيزياء - الصف 10

ما يسمى الكمية المادية المقاومة
ماذا وكيف تعتمد مقاومة الموصل المعدني؟

المواد المختلفة لها مقاومة مختلفة. هل تعتمد المقاومة على حالة الموصل؟ من درجة حرارته؟ الجواب يجب أن يعطي الخبرة.

إذا مررت التيار من البطارية عبر لفائف فولاذية ، ثم بدأت في تسخينها في لهب الموقد ، فسيظهر مقياس التيار الكهربائي في التيار. هذا يعني أنه مع تغير درجة الحرارة ، تتغير مقاومة الموصل.

إذا كانت درجة حرارة الموصل تساوي R 0 عند درجة حرارة تساوي 0 ° C ، وفي درجة الحرارة t تساوي R ، فإن التغير النسبي في المقاومة ، كما تظهر التجربة ، يتناسب طرديًا مع التغير في درجة الحرارة t:

يسمى معامل التناسب α معامل درجة حرارة المقاومة.

معامل درجة حرارة المقاومة  - القيمة تساوي نسبة التغير النسبي في مقاومة الموصل للتغير في درجة حرارته.

يميز اعتماد المقاومة للمادة على درجة الحرارة.

يكون معامل درجة الحرارة للمقاومة مساوياً عدديًا للتغير النسبي في مقاومة الموصل عند تسخينه بمقدار 1 كلفن (بمقدار 1 درجة مئوية).

بالنسبة لجميع الموصلات المعدنية ، يكون المعامل α\u003e 0 ويختلف قليلاً مع درجة الحرارة. إذا كان الفاصل الزمني لتغيير درجة الحرارة صغيرًا ، يمكن اعتبار معامل درجة الحرارة ثابتًا ويساوي متوسط ​​قيمته في نطاق درجة الحرارة هذا. المعادن النقية

في حلول المنحل بالكهرباء ، لا تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة ، ولكنها تتناقص. بالنسبة لهم α< 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α = -0,02 К -1 .

عندما يتم تسخين الموصل ، تتغير أبعادها الهندسية قليلاً. تختلف مقاومة الموصل بشكل رئيسي بسبب التغيرات في مقاومتها. يمكنك العثور على اعتماد هذه المقاومة على درجة الحرارة ، إذا كانت في الصيغة (16.1) لاستبدال القيم تؤدي الحسابات إلى النتيجة التالية:

ρ = ρ 0 (1 + αt) ، أو ρ = ρ 0 (1 + αΔТ) ، (16.2)

حيث ΔT هو التغير في درجة الحرارة المطلقة.

نظرًا لأن درجة حرارة الموصل تختلف قليلاً مع درجة حرارة الموصل ، فيمكننا افتراض أن مقاومة الموصل تعتمد خطيًا على درجة الحرارة (الشكل 16.2).

يمكن تفسير الزيادة في المقاومة بحقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة تتزايد سعة ذبذبات الأيونات في عقد الشبكة البلورية ، وبالتالي تصطدم الإلكترونات الحرة معها في كثير من الأحيان ، وتفقد اتجاه الحركة. على الرغم من أن المعامل a صغير إلى حد ما ، إلا أنه مع الأخذ في الاعتبار اعتماد المقاومة على درجة الحرارة عند حساب المعلمات من أجهزة التدفئة ضروري للغاية. وبالتالي ، تزداد مقاومة خيوط التنغستن للمصباح المتوهج عندما يمر التيار عبره بسبب التسخين بأكثر من 10 مرات.

في بعض السبائك ، على سبيل المثال ، في سبيكة النحاس والنيكل (Constantin) ، يكون معامل درجة الحرارة للمقاومة صغير جدًا: α ≈ 10 -5 K -1؛ مقاومة قسطنطين كبيرة: ρ ≈ 10 -6 Ω m ، وتستخدم هذه السبائك في صنع مقاومات مرجعية ومقاومات إضافية لأجهزة القياس ، في تلك الحالات التي يُطلب فيها أن المقاومة لا تتغير بشكل ملحوظ مع تقلبات درجة الحرارة.

هناك أيضًا مثل هذه المعادن ، مثل النيكل والقصدير والبلاتين وما إلى ذلك ، التي يكون معامل درجة حرارتها أعلى من ذلك بكثير: α ≈ 10 -3 K -1. يمكن استخدام اعتماد مقاومتهم على درجة الحرارة لقياس درجة الحرارة نفسها ، والتي يتم تنفيذها في موازين الحرارة.

تعتمد الأجهزة المعتمدة على درجة الحرارة على الأجهزة المصنوعة من مواد أشباه الموصلات ، - الثرمستورات. تتميز بمعامل درجة حرارة كبير للمقاومة (عشرات المرات أعلى من المعادن) ، واستقرار الخصائص مع مرور الوقت. المقاومة الاسمية للثرمستورات أعلى بكثير من مقاومات الحرارة المعدنية ، وعادة ما تكون 1 و 2 و 5 و 10 و 15 و 30 Ω.

عادة ، يتم اعتبار سلك البلاتين عنصر التشغيل الرئيسي لمقياس حرارة المقاومة ، واعتماده على درجة الحرارة معروف جيدًا. يتم الحكم على التغيرات في درجات الحرارة من خلال التغيرات في مقاومة السلك ، والتي يمكن قياسها ، ويمكن لمقاييس الحرارة هذه قياس درجات الحرارة المنخفضة جدًا والعالية جدًا عندما تكون موازين الحرارة السائلة العادية غير مناسبة.

الموصلية الفائقة.

مقاومة المعادن تنخفض مع انخفاض درجة الحرارة. ماذا يحدث عندما تكون درجة الحرارة تميل إلى الصفر المطلق؟

في عام 1911 ، اكتشف الفيزيائي الهولندي X. Kamerlingh Onnes ظاهرة رائعة - الموصلية الفائقة. وجد أنه عندما يتم تبريد الزئبق في الهيليوم السائل ، تتغير مقاومته في البداية تدريجياً ، ثم عند درجة حرارة 4.1 كيلو ينخفض ​​بشدة إلى الصفر (الشكل 16.3).

تسمى ظاهرة السقوط إلى مقاومة الموصل صفر عند درجة حرارة حرجة الموصلية الفائقة.

اكتشاف Kamerlingh Onnes ، الذي حصل في عام 1913 على جائزة نوبل ، أدى إلى دراسة خصائص المواد في درجات حرارة منخفضة. في وقت لاحق تم اكتشاف العديد من الموصلات الفائقة الأخرى.

تُلاحظ الموصلية الفائقة للعديد من المعادن والسبائك في درجات حرارة منخفضة جدًا - بدءًا من حوالي 25 كلفن. وتعطي الجداول المرجعية درجات حرارة الانتقال إلى حالة الموصلية الفائقة لبعض المواد.

تسمى درجة الحرارة التي تدخل فيها المادة حالة التوصيل الفائق درجة الحرارة الحرجة.

تعتمد درجة الحرارة الحرجة ليس فقط على التركيب الكيميائي للمادة ، ولكن أيضًا على بنية البلورة نفسها. على سبيل المثال ، يحتوي الصفيح الرمادي على هيكل ألماس به شعرية بلورية مكعبة ، وهو أشباه الموصلات ، والقصدير الأبيض يحتوي على خلية وحدة رباعي الزوايا ، وهو معدن فضي اللون ، ناعم ، ودكتايل ، قادر على الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق بدرجة حرارة 3.72 كلفن.

بالنسبة للمواد في حالة التوصيل الفائق ، لوحظت حالات شذوذ حادة في الخواص المغناطيسية والحرارية وعدد من الخصائص الأخرى ، لذلك فمن الأصح ألا نتحدث عن حالة التوصيل الفائق ، ولكن عن الحالة الخاصة لمادة لوحظت في درجات حرارة منخفضة.

إذا تم إنشاء تيار في موصل الحلقة الفائقة التوصيل ومن ثم تتم إزالة المصدر الحالي ، فإن قوة هذا التيار لا تتغير إلى أجل غير مسمى. في الموصل المعتاد (غير موصل فائق) ، يتم إنهاء التيار الكهربائي في هذه الحالة.

وتستخدم على نطاق واسع الموصلات الفائقة. لذلك ، يبنون مغناطيسات كهربائية قوية مع لف موصل جيد ، والتي تخلق مجال مغناطيسي لفترات طويلة من الزمن دون طاقة. بعد كل شيء لا يتم توليد حرارة في لف الموصلات الفائقة.

ومع ذلك ، للحصول على مجال مغناطيسي قوي بشكل تعسفي باستخدام المغناطيس فائقة التوصيل أمر مستحيل. حقل مغناطيسي قوي للغاية يدمر حالة التوصيل الفائق. يمكن أيضًا إنشاء مثل هذا الحقل بواسطة تيار في الموصل الفائق نفسه ، لذلك لكل قيمة في الموصل في حالة ، هناك قيمة حرجة للقوة الحالية ، والتي لا يمكن تجاوزها دون كسر حالة الموصلية الفائقة.

يتم استخدام مغناطيس التوصيل الفائق في مسرعات الجزيئات الأولية ، والمولدات المغناطيسية الديناميكية ، التي تحول الطاقة الميكانيكية لطائرة من الغاز المؤين الحار الذي يتحرك في حقل مغناطيسي إلى طاقة كهربائية.

لا يمكن تفسير الموصلية الفائقة إلا على أساس نظرية الكم. أعطيت فقط في عام 1957 من قبل العلماء الأمريكيين J. باردين ، L. كوبر ، J. Schrieffer والعلماء السوفيات ، أكاديمي N. N. Bogolyubov.

في عام 1986 ، تم اكتشاف الموصلية الفائقة عالية الحرارة. تم الحصول على مركبات أكسيد معقدة من اللانثانوم والباريوم والعناصر الأخرى (السيراميك) مع درجة حرارة انتقال إلى حالة التوصيل الفائق حوالي 100 كلفن ، وهذا أعلى من درجة غليان النيتروجين السائل عند الضغط الجوي (77 كلفن).

في المستقبل القريب ، ستؤدي الموصلية الفائقة عالية الحرارة على الأرجح إلى ثورة تقنية جديدة في جميع الهندسة الكهربائية وهندسة الراديو وتصميم الكمبيوتر. والآن ، فإن التقدم في هذا المجال يعوقه الحاجة إلى تبريد الموصلات إلى درجة غليان غاز الهيليوم باهظ الثمن.

الآلية الفيزيائية للموصلية الفائقة معقدة إلى حد ما. بطريقة مبسطة للغاية ، يمكن تفسير ذلك على النحو التالي: تتحد الإلكترونات في المرتبة الصحيحة وتتحرك دون تصطدم بشبكة بلورية تتكون من أيونات. تختلف هذه الحركة بشكل كبير عن الحركة الحرارية المعتادة ، حيث يتحرك الإلكترون الحر بطريقة فوضوية.

نأمل أن يكون من الممكن إنشاء الموصلات الفائقة في درجة حرارة الغرفة. سوف تصبح المولدات والمحركات الكهربائية مضغوطة للغاية (ستنخفض عدة مرات) واقتصادية. يمكن نقل الكهرباء إلى أي مسافة دون خسارة وتتراكم في أجهزة بسيطة.

\u003e\u003e الفيزياء: اعتماد مقاومة الموصل على درجة الحرارة

المواد المختلفة لها مقاومة مختلفة (انظر الفقرة 104). هل تعتمد المقاومة على حالة الموصل؟ من درجة حرارته؟ الجواب يجب أن يعطي الخبرة.
  إذا مررت التيار من البطارية عبر ملف الصلب ، ثم بدأت في تسخينه في لهب الموقد ، فسوف يظهر مقياس التيار الكهربائي انخفاضًا في التيار. هذا يعني أنه مع تغير درجة الحرارة ، تتغير مقاومة الموصل.
  إذا كانت درجة حرارة الموصل عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ص 0، وفي درجة الحرارة تي  انها متساوية Rثم ، فإن التغير النسبي في المقاومة ، كما تظهر التجربة ، يتناسب طرديا مع التغير في درجة الحرارة. تي:

معامل التناسب α   دعوة معامل درجة حرارة المقاومة. يميز اعتماد المقاومة للمادة على درجة الحرارة. معامل درجة الحرارة للمقاومة مساو عدديًا للتغير النسبي في مقاومة الموصل عند تسخينه بمقدار 1 ك. بالنسبة لجميع الموصلات المعدنية ، يكون المعامل α   \u003e 0 ويختلف قليلاً مع درجة الحرارة. إذا كان الفاصل الزمني لتغيير درجة الحرارة صغيرًا ، يمكن اعتبار معامل درجة الحرارة ثابتًا ويساوي متوسط ​​قيمته في نطاق درجة الحرارة هذا. المعادن النقية α ≈ 1/273 ك -1. في المحاليل بالكهرباء المقاومة مع زيادة درجة الحرارة لا تزيد ، ولكن النقصان. بالنسبة لهم α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0.02 K -1.
  عندما يتم تسخين الموصل ، تتغير أبعادها الهندسية قليلاً. تختلف مقاومة الموصل بشكل رئيسي بسبب التغيرات في مقاومتها. يمكنك العثور على اعتماد هذه المقاومة على درجة الحرارة ، إذا كانت في الصيغة (16.1) لاستبدال القيم
. تؤدي الحسابات إلى النتيجة التالية:

كذلك α   يتغير قليلاً مع درجة حرارة الموصل ، يمكننا أن نفترض أن مقاومة الموصل تعتمد خطيًا على درجة الحرارة ( ris.16.2).

يمكن تفسير الزيادة في المقاومة بحقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد سعة ذبذبات الأيونات في مواقع الشبكة ، لذلك تصطدم الإلكترونات الحرة معها في كثير من الأحيان ، وتفقد اتجاه الحركة. على الرغم من أن معامل α   صغير إلى حد ما ، مع الأخذ في الاعتبار اعتماد المقاومة على درجة الحرارة عند حساب أجهزة التدفئة ضروري للغاية. وبالتالي ، تزداد مقاومة خيوط التنغستن للمصباح المتوهج عندما يمر التيار أكثر من 10 أضعاف.
  في بعض السبائك ، على سبيل المثال في النحاس والنيكل (ثابتان) ، معامل درجة الحرارة للمقاومة صغير جداً: α   ≈ 10 -5 K -1 ؛ المقاومة كونستانت كبيرة: ρ   ≈ 10 - 6 أمتار تستخدم هذه السبائك لتصنيع المقاومة المرجعية ومقاومات إضافية لأجهزة القياس ، في الحالات التي يشترط فيها أن المقاومة لا تتغير بشكل ملحوظ مع تقلبات درجة الحرارة.
  اعتماد المقاومة المعدنية على درجة الحرارة يستخدم في موازين الحرارة. عادة ، يتم اعتبار سلك البلاتين عنصر التشغيل الرئيسي لمقياس الحرارة هذا ، واعتماده على درجة الحرارة معروف جيدًا. يتم الحكم على التغيرات في درجات الحرارة من خلال التغير في مقاومة السلك ، والذي يمكن قياسه.
  يمكن لمقاييس الحرارة هذه قياس درجات الحرارة المنخفضة جدًا والمرتفعة جدًا عندما تكون موازين الحرارة التقليدية غير مناسبة.
تزداد مقاومة المعادن بشكل خطي مع زيادة درجة الحرارة. في حلول المنحل بالكهرباء ، تنخفض مع زيادة درجة الحرارة.

???
  1. متى يستهلك المصباح الكهربائي مزيدًا من الطاقة: مباشرة بعد تشغيله على الشبكة أو بعد بضع دقائق؟
  2. إذا لم تتغير مقاومة لفائف طباخ مع درجة الحرارة ، ثم ينبغي أن يكون طوله في السلطة المقدرة أكبر أو أصغر؟

ج.يا.ماياكيشيف ، ب. بوخوفتسيف ، ن. سوتسكي ، الصف العاشر للفيزياء

إذا كان لديك تصحيحات أو اقتراحات لهذا الدرس ،