یکی از ویژگی های هر رسانا برقماده وابستگی مقاومت به دما است. اگر آن را به شکل یک نمودار ترسیم کنید که در آن بازه های زمانی (t) در محور افقی و مقدار مقاومت اهمی (R) در محور عمودی مشخص شده است، یک خط شکسته دریافت خواهید کرد. وابستگی مقاومت به دما از نظر شماتیک از سه بخش تشکیل شده است. اولین مربوط به گرمایش جزئی است - در این زمان مقاومت بسیار کمی تغییر می کند. این تا یک نقطه خاص اتفاق می افتد، پس از آن خط روی نمودار به شدت بالا می رود - این بخش دوم است. سومین و آخرین جزء یک خط مستقیم است که از نقطه ای که رشد R در آن متوقف شده است، با زاویه نسبتاً کوچکی نسبت به محور افقی، به سمت بالا امتداد می یابد.

معنای فیزیکی این نمودار به شرح زیر است: وابستگی مقاومت به دمای هادی به روشی ساده توصیف می شود تا زمانی که مقدار گرمایش از مقدار مشخصی از مشخصه یک ماده معین تجاوز کند. بیایید یک مثال انتزاعی بیاوریم: اگر در دمای +10 درجه سانتیگراد مقاومت یک ماده 10 اهم باشد، تا 40 درجه سانتیگراد مقدار R عملا تغییر نمی کند و در خطای اندازه گیری باقی می ماند. اما در حال حاضر در دمای 41 درجه سانتیگراد یک جهش در مقاومت به 70 اهم وجود خواهد داشت. اگر افزایش بیشتر دما متوقف نشود، برای هر درجه بعدی 5 اهم اضافی وجود خواهد داشت.

این ویژگی به طور گسترده ای در دستگاه های مختلف الکتریکی استفاده می شود، بنابراین طبیعی است که داده هایی در مورد مس به عنوان یکی از رایج ترین مواد در So، برای هادی مسیگرمایش برای هر درجه اضافی منجر به افزایش مقاومت به میزان نیم درصد از مقدار خاص می شود (در جداول مرجع ارائه شده برای 20 درجه سانتیگراد، طول 1 متر با مقطع 1 میلی متر مربع مشاهده می شود).

هنگامی که در یک هادی فلزی رخ می دهد، یک جریان الکتریکی ظاهر می شود - حرکت هدایت شده ذرات بنیادی با بار. یون های واقع در گره های فلزی قادر به نگه داشتن الکترون ها در مدار بیرونی خود برای مدت طولانی نیستند، بنابراین آزادانه در کل حجم ماده از یک گره به گره دیگر حرکت می کنند. این حرکت آشفته توسط انرژی خارجی - گرما ایجاد می شود.

اگرچه حقیقت حرکت آشکار است، اما جهت دار نیست و به همین دلیل جریان محسوب نمی شود. چه زمانی میدان الکتریکیالکترون ها بر اساس پیکربندی آن جهت گیری می شوند و یک حرکت جهت دار را تشکیل می دهند. اما از آنجایی که اثر حرارتی در هیچ کجا ناپدید نشده است، ذرات متحرک آشفته با میدان های هدایت شده برخورد می کنند. وابستگی مقاومت فلز به دما میزان تداخل با عبور جریان را نشان می دهد. هر چه دما بیشتر باشد، R رسانا بیشتر است.

نتیجه گیری واضح: با کاهش درجه حرارت، می توانید مقاومت را کاهش دهید. (حدود 20 درجه کلوین) دقیقاً با کاهش قابل توجهی در حرکت آشفته حرارتی ذرات در ساختار ماده مشخص می شود.

خاصیت در نظر گرفته شده مواد رسانا پیدا شده است کاربرد گستردهدر مهندسی برق به عنوان مثال، وابستگی مقاومت هادی به دما در سنسورهای الکترونیکی استفاده می شود. با دانستن ارزش آن برای هر ماده ای، می توانید یک ترمیستور بسازید، آن را به یک دستگاه قرائت دیجیتال یا آنالوگ متصل کنید، کالیبراسیون مقیاس مناسب را انجام دهید و از آن به عنوان جایگزین استفاده کنید بالاتر و طراحی ساده تر است.

علاوه بر این، وابستگی مقاومت به دما، محاسبه گرمایش سیم‌پیچ‌های موتور الکتریکی را ممکن می‌سازد.

وجود داشته باشد شرایط مختلف، که در آن حامل های بار از مواد خاصی عبور می کنند. و بار جریان الکتریکی مستقیماً تحت تأثیر مقاومت است که به آن بستگی دارد محیط. عواملی که جریان الکتریکی را تغییر می دهند عبارتند از دما. در این مقاله به وابستگی مقاومت هادی به دما خواهیم پرداخت.

فلزات

دما چگونه بر فلزات تأثیر می گذارد؟ برای کشف این رابطه، آزمایش زیر انجام شد: یک باتری، یک آمپر متر، یک سیم و یک مشعل با استفاده از سیم به یکدیگر متصل می شوند. سپس باید جریان مدار را اندازه گیری کنید. پس از انجام قرائت ها، باید مشعل را به سیم بیاورید و آن را گرم کنید. هنگامی که سیم گرم می شود، می توان دید که مقاومت افزایش می یابد و رسانایی فلز کاهش می یابد.

1. سیم فلزی
2. باتری
3. آمپرمتر

وابستگی با فرمول های زیر نشان داده و توجیه می شود:

از این فرمول ها نتیجه می شود که R هادی با فرمول تعیین می شود:

نمونه ای از وابستگی مقاومت فلز به دما در ویدیو ارائه شده است:

همچنین باید به خاصیتی مانند ابررسانایی توجه کنید. اگر شرایط محیطی نرمال باشد، با سرد شدن هادی ها، مقاومت خود را کاهش می دهند. نمودار زیر چگونگی دما و مقاومتدر جیوه

ابررسانایی پدیده ای است که زمانی رخ می دهد که یک ماده به دمای بحرانی (نزدیک به صفر کلوین) می رسد که در آن مقاومت به طور ناگهانی به صفر کاهش می یابد.

گازها

گازها مانند دی الکتریک عمل می کنند و نمی توانند جریان الکتریکی را هدایت کنند. و برای تشکیل آن به حامل های شارژ نیاز است. نقش آنها توسط یون ها بازی می شود و به دلیل تأثیر عوامل خارجی ایجاد می شوند.

وابستگی را می توان با یک مثال نشان داد. برای آزمایش از همان طرح آزمایش قبلی استفاده می شود، فقط هادی ها با صفحات فلزی جایگزین می شوند. بین آنها باید فضای کمی وجود داشته باشد. آمپرمتر باید بدون جریان را نشان دهد. هنگام قرار دادن یک مشعل بین صفحات، دستگاه جریان عبوری از محیط گازی را نشان می دهد.

در زیر نموداری از مشخصات جریان-ولتاژ تخلیه گاز وجود دارد که نشان می دهد رشد یونیزاسیون در مرحله اولیه افزایش می یابد، سپس وابستگی جریان به ولتاژ بدون تغییر باقی می ماند (یعنی با افزایش ولتاژ، جریان ثابت می ماند) و افزایش شدیدقدرت جریان، که منجر به شکست لایه دی الکتریک می شود.

بیایید رسانایی گازها را در عمل در نظر بگیریم. از عبور جریان الکتریکی در گازها در لامپ ها و لامپ های فلورسنت استفاده می شود. در این حالت، کاتد و آند، دو الکترود در یک فلاسک قرار می گیرند که داخل آن یک گاز بی اثر وجود دارد. این پدیده چگونه به گاز بستگی دارد؟ هنگامی که لامپ روشن می شود، دو رشته گرم می شوند و انتشار ترمیونی ایجاد می شود. داخل لامپ با فسفر پوشانده شده است که نوری را که ما می بینیم ساطع می کند. جیوه چگونه به فسفر بستگی دارد؟ بخار جیوه هنگامی که با الکترون بمباران می شود، تابش مادون قرمز تولید می کند که به نوبه خود نور ساطع می کند.

اگر ولتاژی بین کاتد و آند اعمال شود، هدایت گاز رخ می دهد.

مایعات

هادی های جریان در یک مایع آنیون ها و کاتیون هایی هستند که به دلیل جریان الکتریکی حرکت می کنند میدان خارجی. الکترون ها رسانایی کمی دارند. بیایید وابستگی مقاومت به دما را در مایعات در نظر بگیریم.

1. الکترولیت
2. باتری
3. آمپرمتر

وابستگی اثر الکترولیت ها بر گرمایش با فرمول تجویز می شود:

جایی که a ضریب دمایی منفی است.

چگونگی بستگی R به گرمایش (t) در نمودار زیر نشان داده شده است:

این وابستگی باید در هنگام شارژ باتری ها و باتری ها در نظر گرفته شود.

نیمه هادی ها

مقاومت چگونه به گرمایش در نیمه هادی ها بستگی دارد؟ ابتدا اجازه دهید در مورد ترمیستورها صحبت کنیم. اینها دستگاه هایی هستند که خود را تغییر می دهند مقاومت الکتریکیتحت تاثیر گرما این نیمه هادی دارای ضریب مقاومت دمایی (TCR) است که یک مرتبه بزرگتر از فلزات است. هادی های مثبت و منفی، ویژگی های خاصی دارند.

کجا: 1 TKS است کمتر از صفر; 2- TCS بزرگتر از صفر است.

برای اینکه هادی هایی مانند ترمیستورها شروع به کار کنند، هر نقطه از مشخصه جریان-ولتاژ به عنوان پایه در نظر گرفته می شود:

• اگر دمای عنصر کمتر از صفر باشد، از چنین هادی ها به عنوان رله استفاده می شود.
• برای کنترل جریان در حال تغییر و همچنین دما و ولتاژ، از بخش خطی استفاده کنید.

هنگام بررسی و اندازه گیری از ترمیستورها استفاده می شود تابش الکترومغناطیسی، که در فرکانس های فوق العاده بالا انجام می شوند. به همین دلیل از این هادی ها در سیستم هایی مانند زنگ خطر آتش، بررسی گرما و نظارت بر مصرف رسانه ها و مایعات حجیم. ترمیستورهایی با TCR کمتر از صفر در سیستم های خنک کننده استفاده می شوند.

حالا در مورد عناصر حرارتی. پدیده Seebeck چگونه بر عناصر حرارتی تأثیر می گذارد؟ وابستگی در این واقعیت نهفته است که چنین هادی ها بر اساس این پدیده عمل می کنند. هنگامی که دمای محل اتصال با گرم شدن افزایش می یابد، یک emf در محل اتصال مدار بسته ظاهر می شود. بنابراین، وابستگی آنها آشکار می شود و انرژی حرارتیبه برق تبدیل می شود برای درک کامل فرآیند، توصیه می‌کنم دستورالعمل‌های ما را در مورد نحوه انجام آن بخوانید

بسیاری از فلزات مانند مس، آلومینیوم و نقره به دلیل وجود الکترون های آزاد در ساختارشان، خاصیت رسانایی جریان الکتریکی را دارند. همچنین فلزات در برابر جریان مقداری مقاومت دارند و هر کدام ویژگی خاص خود را دارند. مقاومت یک فلز به شدت به دمای آن بستگی دارد.

اگر دمای رسانا را مثلاً در منطقه از 0 تا T2 درجه سانتی گراد افزایش دهید، می توانید بفهمید که چگونه مقاومت یک فلز به دما بستگی دارد. با افزایش دمای یک هادی، مقاومت آن نیز افزایش می یابد. علاوه بر این، این وابستگی تقریباً خطی است.

از دیدگاه فیزیکی، افزایش مقاومت با افزایش دما را می توان با افزایش دامنه ارتعاشات گره های شبکه کریستالی توضیح داد که به نوبه خود عبور الکترون ها را دشوار می کند، یعنی مقاومت. به جریان الکتریکی افزایش می یابد.

با نگاهی به نمودار می توانید ببینید که در t1 فلز مقاومت بسیار کمتری نسبت به مثلاً در t2 دارد. با کاهش بیشتر دما، می توانید به نقطه t0 برسید، جایی که مقاومت هادی تقریباً صفر خواهد بود. البته مقاومت آن نمی تواند صفر باشد، بلکه فقط به آن تمایل دارد. در این مرحله هادی به یک ابررسانا تبدیل می شود. ابررساناها در آهنرباهای قویبه عنوان یک سیم پیچ در تمرین نقطه داده شدهبسیار دورتر، در ناحیه صفر مطلق قرار دارد و تعیین آن از این نمودار غیرممکن است.

برای این نمودار می توانیم معادله را بنویسیم

با استفاده از این معادله می توانید مقاومت یک هادی را در هر دمایی پیدا کنید. در اینجا ما به نقطه t0 نیاز داریم که قبلاً در نمودار به دست آمده است. با دانستن مقدار دما در این نقطه برای یک ماده خاص، و دماهای t1 و t2، می توانیم مقاومت را پیدا کنیم.

تغییر مقاومت با دما در هر مورد استفاده می شود ماشین الکتریکی، جایی که دسترسی مستقیم به سیم پیچ امکان پذیر نیست. به عنوان مثال، در یک موتور ناهمزمان کافی است مقاومت استاتور را در لحظه اولیه زمان و در لحظه ای که موتور در حال کار است بدانیم. با استفاده از محاسبات ساده می توان دمای موتور را تعیین کرد که در تولید به صورت خودکار انجام می شود.

« فیزیک - پایه دهم"

کدام کمیت فیزیکیمقاومت نامیده می شود
مقاومت یک هادی فلزی به چه چیزی و چگونه بستگی دارد؟

مواد مختلف مقاومت های متفاوتی دارند. آیا مقاومت به وضعیت هادی بستگی دارد؟ در دمای آن؟ تجربه باید جواب بدهد.

اگر جریان باتری را از یک مارپیچ فولادی عبور دهید و سپس شروع به گرم کردن آن در شعله مشعل کنید، آمپرمتر کاهش قدرت جریان را نشان می دهد. این بدان معنی است که با تغییر دما، مقاومت هادی تغییر می کند.

اگر در دمای 0 درجه سانتیگراد، مقاومت هادی برابر با R 0 و در دمای t برابر با R باشد، تغییر نسبی مقاومت، همانطور که تجربه نشان می دهد، با تغییر دما نسبت مستقیم دارد. t:

ضریب تناسب α را ضریب دمایی مقاومت می نامند.

ضریب مقاومت دمایی- مقداری برابر با نسبت تغییر نسبی مقاومت هادی به تغییر دمای آن.

این وابستگی مقاومت یک ماده به دما را مشخص می کند.

ضریب دمایی مقاومت از نظر عددی برابر است با تغییر نسبی مقاومت رسانا در هنگام گرم شدن 1 K (1 درجه سانتیگراد).

برای همه هادی های فلزی، ضریب α > ​​0 و کمی با دما تغییر می کند. اگر فاصله تغییر دما کم باشد، می توان ضریب دما را ثابت و برابر با مقدار متوسط ​​آن در این بازه دما در نظر گرفت. برای فلزات خالص

برای محلول های الکترولیت، مقاومت با افزایش دما افزایش نمی یابد، بلکه کاهش می یابد. برای آنها α< 0. Например, для 10%-ного раствора نمک سفرهα = -0.02 K -1.

هنگامی که هادی گرم می شود، ابعاد هندسی آن کمی تغییر می کند. مقاومت هادی عمدتاً به دلیل تغییر در مقاومت آن تغییر می کند. اگر مقادیر فرمول (16.1) را جایگزین کنید، می توانید وابستگی این مقاومت را به دما پیدا کنید. محاسبات به نتیجه زیر منجر می شود:

ρ = ρ 0 (1 + αt)، یا ρ = ρ 0 (1 + αΔΤ)، (16.2)

که در آن ΔT تغییر در دمای مطلق است.

از آنجایی که مقدار کمی با تغییرات در دمای هادی تغییر می کند، می توانیم فرض کنیم که مقاومت هادی به طور خطی به دما بستگی دارد (شکل 16.2).

افزایش مقاومت را می توان با این واقعیت توضیح داد که با افزایش دما، دامنه ارتعاشات یون ها در گره های شبکه کریستالی افزایش می یابد، بنابراین الکترون های آزاد بیشتر با آنها برخورد می کنند و در نتیجه جهت حرکت را از دست می دهند. اگرچه ضریب a بسیار کوچک است، اما با در نظر گرفتن وابستگی مقاومت به دما هنگام محاسبه پارامترها وسایل گرمایشیکاملا ضروری است بنابراین، مقاومت رشته تنگستن یک لامپ رشته ای بیش از 10 برابر با عبور جریان از آن به دلیل گرما افزایش می یابد.

برای برخی از آلیاژها، به عنوان مثال، آلیاژ مس و نیکل (کنستانتین)، ضریب دمایی مقاومت بسیار کوچک است: α ≈ 10-5 K-1. مقاومت کنستانتین بالا است: ρ ≈ 10 -6 اهم متر از این قبیل آلیاژها برای ساخت مقاومت های مرجع و مقاومت های اضافی استفاده می شود ابزار اندازه گیری، یعنی در مواردی که لازم است مقاومت با نوسانات دما تغییر محسوسی نداشته باشد.

همچنین فلزاتی مانند نیکل، قلع، پلاتین و غیره وجود دارد که ضریب دمایی آنها به طور قابل توجهی بالاتر است: α ≈ 10-3 K-1. از وابستگی مقاومت آنها به دما می توان برای اندازه گیری خود دما استفاده کرد که در این کار انجام می شود دماسنج های مقاومتی.

دستگاه های ساخته شده از مواد نیمه هادی نیز بر اساس وابستگی مقاومت به دما هستند - ترمیستورها. آنها با ضریب مقاومت دمایی زیاد (دهها برابر بیشتر از فلزات) و پایداری ویژگی ها در طول زمان مشخص می شوند. درجه بندی ترمیستور به طور قابل توجهی بالاتر از دماسنج های مقاومت فلزی است، معمولاً 1، 2، 5، 10، 15 و 30 کیلو اهم.

معمولاً سیم پلاتین به عنوان عنصر اصلی کار دماسنج مقاومتی در نظر گرفته می شود که وابستگی مقاومت آن به دما کاملاً مشخص است. تغییرات دما با تغییر در مقاومت سیم قضاوت می شود که می توان آن را اندازه گیری کرد دمای بالازمانی که دماسنج های مایع معمولی مناسب نیستند.

ابررسانایی

مقاومت فلزات با کاهش دما کاهش می یابد. وقتی دما به صفر مطلق نزدیک شود چه اتفاقی می افتد؟

در سال 1911، فیزیکدان هلندی H. Kamerlingh-Onnes یک پدیده قابل توجه را کشف کرد - ابررسانایی. او کشف کرد که وقتی جیوه در هلیوم مایع سرد می شود، مقاومت آن ابتدا به تدریج تغییر می کند و سپس در دمای 4.1 کلوین به شدت به صفر می رسد (شکل 16.3).

پدیده افت مقاومت رسانا به صفر در دمای بحرانی نامیده می شود ابررسانایی.

کشف Kamerlingh Onnes که به خاطر آن در سال 1913 جایزه دریافت کرد جایزه نوبل، مستلزم مطالعات خواص مواد در دماهای پایین بود. بعدها، بسیاری از ابررساناهای دیگر کشف شدند.

ابررسانایی بسیاری از فلزات و آلیاژها در دماهای بسیار پایین مشاهده می شود - که از حدود 25 K شروع می شود. جداول مرجع دمای انتقال به حالت ابررسانایی برخی از مواد را نشان می دهد.

دمایی که در آن یک ماده به حالت ابررسانا می رود نامیده می شود دمای بحرانی.

دمای بحرانی نه تنها به آن بستگی دارد ترکیب شیمیاییماده، بلکه بر ساختار خود کریستال. به عنوان مثال، قلع خاکستری دارای ساختار الماس با شبکه کریستالی مکعبی است و نیمه هادی است و قلع سفید دارای سلول واحد چهارضلعی است و فلزی نرم و انعطاف پذیر به رنگ سفید مایل به نقره ای است که می تواند در دمای 200 درجه به حالت ابررسانا تبدیل شود. 3.72 K.

برای مواد در حالت ابررسانا، ناهنجاری های شدید در خواص مغناطیسی، حرارتی و تعدادی از خواص دیگر ذکر شد، بنابراین صحیح تر است که در مورد حالت ابررسانا صحبت نکنیم، بلکه در مورد وضعیت خاصی از ماده مشاهده شده در دماهای پایین صحبت کنیم.

اگر در یک هادی حلقه ای که در حالت ابررسانا قرار دارد جریانی ایجاد شود و سپس منبع جریان حذف شود، در این صورت قدرت این جریان برای هیچ مدت زمانی تغییر نمی کند. در یک هادی معمولی (غیر رسانا)، جریان الکتریکی در این حالت متوقف می شود.

ابررساناها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، آهنرباهای الکترومغناطیسی قدرتمند با سیم پیچ ابررسانا ساخته می شوند که در مدت زمان طولانی بدون مصرف انرژی، میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. گذشته از همه اینها در سیم پیچ ابررسانا تولید گرما وجود ندارد.

با این حال، به دست آوردن یک میدان مغناطیسی خودسرانه قوی با استفاده از آهنربای ابررسانا غیرممکن است. یک میدان مغناطیسی بسیار قوی حالت ابررسانا را از بین می برد. چنین میدانی می تواند توسط یک جریان در خود ابررسانا ایجاد شود، بنابراین، برای هر رسانا در حالت ابررسانا، یک مقدار جریان بحرانی وجود دارد که بدون نقض حالت ابررسانا نمی توان از آن فراتر رفت.

آهنرباهای ابررسانا در شتاب دهنده های ذرات و ژنراتورهای مغناطیسی هیدرودینامیکی استفاده می شوند که انرژی مکانیکی یک جت گاز یونیزه داغ در حال حرکت در میدان مغناطیسی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

توضیح ابررسانایی فقط بر اساس آن امکان پذیر است نظریه کوانتوم. این تنها در سال 1957 توسط دانشمندان آمریکایی J. Bardin، L. Cooper، J. Schrieffer و دانشمند شوروی، آکادمیک N. N. Bogolyubov ارائه شد.

در سال 1986 ابررسانایی با دمای بالا کشف شد. ترکیبات اکسید پیچیده لانتانیم، باریم و سایر عناصر (سرامیک) با دمای انتقال به حالت ابررسانایی حدود 100 کلوین به دست آمده اند که این دمای بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع است فشار جو(77 K).

ابررسانایی با دمای بالا در آینده نزدیک قطعا منجر به یک انقلاب فنی جدید در تمام مهندسی برق، مهندسی رادیو و طراحی کامپیوتر خواهد شد. در حال حاضر، پیشرفت در این زمینه به دلیل نیاز به خنک کردن هادی ها تا نقطه جوش گاز گران قیمت هلیوم با مشکل مواجه شده است.

مکانیسم فیزیکی ابررسانایی بسیار پیچیده است. خیلی ساده می توان آن را به صورت زیر توضیح داد: الکترون ها در یک خط منظم متحد می شوند و بدون برخورد با شبکه بلوری متشکل از یون ها حرکت می کنند. این حرکت به طور قابل توجهی با حرکت حرارتی معمولی که در آن یک الکترون آزاد به طور آشفته حرکت می کند متفاوت است.

باید امیدوار باشیم که ایجاد ابررساناها حتی در دمای اتاق. ژنراتورها و موتورهای الکتریکی بسیار فشرده (چند برابر کوچکتر) و اقتصادی خواهند شد. الکتریسیته را می توان در هر فاصله ای بدون تلفات منتقل کرد و در دستگاه های ساده انباشته شد.

>>فیزیک: وابستگی مقاومت هادی به دما

مواد مختلف مقاومت های متفاوتی دارند (به بند 104 مراجعه کنید). آیا مقاومت به وضعیت هادی بستگی دارد؟ در دمای آن؟ تجربه باید جواب بدهد.
اگر جریان باتری را از یک سیم پیچ فولادی عبور دهید و سپس شروع به گرم کردن آن در شعله مشعل کنید، آمپرمتر کاهش جریان را نشان می دهد. این بدان معنی است که با تغییر دما، مقاومت هادی تغییر می کند.
اگر در دمایی برابر با 0 درجه سانتیگراد باشد، مقاومت هادی برابر است با R0، و در دما تیبرابر است آر، سپس تغییر نسبی مقاومت همانطور که تجربه نشان می دهد با تغییر دما نسبت مستقیم دارد تی:

عامل تناسب α تماس گرفت ضریب مقاومت دمایی. وابستگی مقاومت یک ماده به دما را مشخص می کند. ضریب دمایی مقاومت از نظر عددی برابر است با تغییر نسبی مقاومت هادی هنگام گرم شدن 1 K. برای همه هادی های فلزی ضریب α > 0 و کمی با دما تغییر می کند. اگر دامنه تغییرات دما کم باشد، می توان ضریب دما را ثابت و برابر با مقدار متوسط ​​آن در این محدوده دما در نظر گرفت. برای فلزات خالص α ≈ 1/273 K -1. U از محلول های الکترولیت، مقاومت با افزایش دما افزایش نمی یابد، بلکه کاهش می یابد. برای آنها α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0.02 K -1.
هنگامی که هادی گرم می شود، ابعاد هندسی آن کمی تغییر می کند. مقاومت هادی عمدتاً به دلیل تغییر در مقاومت آن تغییر می کند. اگر مقادیر فرمول (16.1) را جایگزین کنید، می توانید وابستگی این مقاومت را به دما پیدا کنید.
. محاسبات به نتیجه زیر منجر می شود:

زیرا α وقتی دمای هادی تغییر می کند کمی تغییر می کند، پس می توانیم فرض کنیم که مقاومت هادی به طور خطی به دما بستگی دارد ( شکل 16.2).

افزایش مقاومت را می توان با این واقعیت توضیح داد که با افزایش دما، دامنه ارتعاشات یون ها در گره های شبکه کریستالی افزایش می یابد، بنابراین الکترون های آزاد بیشتر با آنها برخورد می کنند و در نتیجه جهت حرکت را از دست می دهند. اگرچه ضریب α بسیار کوچک است، با در نظر گرفتن وابستگی مقاومت به دما هنگام محاسبه دستگاه های گرمایش کاملا ضروری است. بنابراین، مقاومت رشته تنگستن یک لامپ رشته ای بیش از 10 برابر با عبور جریان از آن افزایش می یابد.
برخی از آلیاژها، مانند آلیاژ مس نیکل (کنستانتان)، ضریب مقاومت دمایی بسیار کمی دارند: α ≈ 10 -5 K -1 ; مقاومت کنستانتان بالاست: ρ ≈ 10 -6 اهم متر از این قبیل آلیاژها برای ساخت مقاومت های استاندارد و مقاومت های اضافی برای ابزارهای اندازه گیری استفاده می شود، یعنی در مواردی که لازم است مقاومت با نوسانات دما تغییر محسوسی نداشته باشد.
وابستگی مقاومت فلز به دما در استفاده می شود دماسنج های مقاومتی. به طور معمول، عنصر اصلی کار چنین دماسنج سیم پلاتین است که وابستگی مقاومت آن به دما کاملاً مشخص است. تغییرات دما با تغییر در مقاومت سیم قضاوت می شود که می تواند اندازه گیری شود.
چنین دماسنج هایی به شما این امکان را می دهند که دماهای بسیار پایین و بسیار بالا را زمانی که دماسنج های مایع معمولی نامناسب هستند اندازه گیری کنید.
مقاومت فلزات با افزایش دما به صورت خطی افزایش می یابد. برای محلول های الکترولیت با افزایش دما کاهش می یابد.

???
1. چه زمانی یک لامپ برق بیشتری مصرف می کند: بلافاصله پس از روشن شدن یا پس از چند دقیقه؟
2. اگر مقاومت مارپیچ اجاق برقی با دما تغییر نکرد، طول آن در توان نامی باید بیشتر یا کمتر باشد؟

G.Ya.Myakishev، B.B.Bukhovtsev، N.N.Sotsky، فیزیک کلاس دهم

اگر اصلاح یا پیشنهادی برای این درس دارید،