बढ़ते कंडक्टर तापमान के साथ, परमाणुओं के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों के टकराव की संख्या बढ़ जाती है। नतीजतन, इलेक्ट्रॉनों की निर्देशित गति का औसत वेग कम हो जाता है, जो कंडक्टर के प्रतिरोध में वृद्धि से मेल खाती है।

दूसरी ओर, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कंडक्टर की प्रति इकाई आयतन और आयनों की संख्या बढ़ती है, जिससे कंडक्टर के प्रतिरोध में कमी आती है।

एक या किसी अन्य कारक की प्रबलता के आधार पर, जैसे ही तापमान बढ़ता है, प्रतिरोध या तो बढ़ जाता है (धातु), या घट जाती है (कोयला, इलेक्ट्रोलाइट्स), या लगभग अपरिवर्तित रहता है (धातु मिश्र धातु, जैसे कि मैगैन)।

मामूली तापमान परिवर्तन (0-100 डिग्री सेल्सियस) के साथ, 1 ° C तक हीटिंग के लिए प्रतिरोध के सापेक्ष वेतन वृद्धि, प्रतिरोध का तापमान गुणांक कहा जाता है, अधिकांश धातुओं के लिए स्थिर रहता है।

तापमान पर नामित होने के बाद, हम बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोध की सापेक्ष वृद्धि की अभिव्यक्ति लिख सकते हैं:

विभिन्न सामग्रियों के लिए प्रतिरोध के तापमान गुणांक के मान तालिका में दिए गए हैं। 2-2।

अभिव्यक्ति (2-18) से यह इस प्रकार है

परिणामी सूत्र (2-20) तार के तापमान (घुमावदार) को निर्धारित करना संभव बनाता है, यदि आप दिए गए या ज्ञात मूल्यों पर इसके प्रतिरोध को मापते हैं।

उदाहरण 2-3। यदि लाइन की लंबाई 400 मीटर और तांबे के तारों का क्रॉस सेक्शन है, तो तापमान पर एयर कंडक्टर तारों के प्रतिरोध का निर्धारण करें

तापमान पर लाइन प्रतिरोध

प्रतिरोधकता, और इसलिए धातुओं का प्रतिरोध, तापमान पर निर्भर करता है, इसकी वृद्धि के साथ बढ़ रहा है। कंडक्टर के प्रतिरोध की तापमान निर्भरता इस तथ्य के कारण है कि

1. बढ़ते तापमान के साथ चार्ज वाहकों की प्रकीर्णन तीव्रता (टकरावों की संख्या) बढ़ जाती है;
2. कंडक्टर के गर्म होने पर उनकी एकाग्रता बदल जाती है।

अनुभव बताता है कि बहुत अधिक नहीं और बहुत कम तापमान पर, तापमान पर कंडक्टर की प्रतिरोधकता और प्रतिरोध की निर्भरता सूत्रों द्वारा व्यक्त की जाती है:

   \\ _ (~ \\ rho_t = \\ rho_0 (1 + \\ अल्फा टी), \\) \\

जहाँ ρ 0 , ρ   टी कंडक्टर पदार्थ का विशिष्ट प्रतिरोध है, क्रमशः 0 ° С और टी  ° C; आर 0 , आर  t 0 ° C पर कंडक्टर प्रतिरोध है और टी  ° α   - प्रतिरोध का तापमान गुणांक: एसआई में केल्विन माइनस में मापा जाता है पहली डिग्री (K -1)। धात्विक कंडक्टरों के लिए, ये सूत्र 140 K और उससे ऊपर के तापमान से शुरू होते हैं।

तापमान गुणांक  किसी पदार्थ का प्रतिरोध पदार्थ के प्रकार पर गर्म होने पर प्रतिरोध में परिवर्तन की निर्भरता को दर्शाता है यह संख्यात्मक रूप से 1 K द्वारा गर्म होने पर कंडक्टर के प्रतिरोध (प्रतिरोधकता) में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर होता है।

   \\ _

जहाँ \\ (~ \\ mathcal h \\ alpha \\ mathcal i \\) अंतराल का प्रतिरोध के तापमान गुणांक का औसत मूल्य है math Τ .

सभी धातु कंडक्टर के लिए α   \u003e 0 और तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है। शुद्ध धातु α   = 1/273 के -1। धातुओं में मुक्त आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों) की सांद्रता होती है n  = कास्ट और वृद्धि ρ   क्रिस्टल जाली के आयनों पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों की प्रकीर्णन तीव्रता में वृद्धि के कारण होता है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधान के लिए α < 0, например, для 10%-ного раствора поваренной соли α   = -0.02 के -1। बढ़ते तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध कम हो जाता है, क्योंकि अणुओं के पृथक्करण के कारण मुक्त आयनों की संख्या में वृद्धि विलायक के अणुओं के साथ टकराव में आयन के बिखरने से अधिक हो जाती है।

निर्भरता के सूत्र ρ   और आर इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए तापमान धातु कंडक्टरों के लिए उपरोक्त सूत्रों के समान है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह रैखिक संबंध केवल एक छोटे से तापमान रेंज में संरक्षित है, जिसमें α   = कॉन्स्ट। तापमान भिन्नता के बड़े अंतराल के लिए, तापमान पर इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रतिरोध की निर्भरता अशुद्ध हो जाती है।

ग्राफिक रूप से, तापमान पर धातु के कंडक्टर और इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रतिरोध की निर्भरता आंकड़े 1, ए, बी में दिखाए जाते हैं।

बहुत कम तापमान पर, पूर्ण शून्य (-273 डिग्री सेल्सियस) के करीब, कई धातुओं का प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाता है। इस घटना को कहा जाता है अतिचालकता। धातु अतिचालक अवस्था में प्रवेश करती है।

तापमान पर धातुओं के प्रतिरोध की निर्भरता का उपयोग प्रतिरोध थर्मामीटर में किया जाता है। आमतौर पर, प्लैटिनम तार को ऐसे थर्मामीटर के थर्मामीटर निकाय के रूप में लिया जाता है, तापमान पर इसके प्रतिरोध की निर्भरता का पर्याप्त अध्ययन किया गया है।

तापमान परिवर्तन को तार के प्रतिरोध में परिवर्तन से आंका जाता है, जिसे मापा जा सकता है। जब पारंपरिक तरल थर्मामीटर अनुपयुक्त होते हैं तो ऐसे थर्मामीटर बहुत कम और बहुत अधिक तापमान को माप सकते हैं।

साहित्य

Aksenovich L. A. माध्यमिक विद्यालय में भौतिकी: सिद्धांत। कार्य। टेस्ट: पाठ्यपुस्तक। अश्लीलता प्रदान करने वाले संस्थानों के लिए भत्ता। वातावरण, शिक्षा / L.A. Aksenovich, N.N.Rakina, के.एस. फारिनो; एड। के.एस. फरिनो - मिन्स्क: अडुकत्स्य I विघ्नना, 2004. - सी। 256-257।

एक आदर्श क्रिस्टल में, इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त मार्ग अनंत है, और विद्युत प्रवाह का प्रतिरोध शून्य है। इस तथ्य की पुष्टि इस तथ्य से होती है कि शुद्ध निरपेक्ष धातुओं का प्रतिरोध शून्य पर पहुंच जाता है जब तापमान पूर्ण शून्य तक पहुंच जाता है। एक आदर्श क्रिस्टल जाली में स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन की संपत्ति का शास्त्रीय यांत्रिकी में कोई एनालॉग नहीं है। चापलूसी, प्रतिरोध की उपस्थिति के लिए अग्रणी, उन मामलों में होता है जहां जाली में संरचनात्मक दोष होते हैं।

यह ज्ञात है कि तरंगों का प्रभावी प्रकीर्णन तब होता है जब प्रकीर्णन केंद्रों (दोषों) का आकार तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई से अधिक हो जाता है। धातुओं में, चालन इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा 3–15 eV होती है। यह ऊर्जा 3 - 7. की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। इसलिए, संरचना की कोई भी सूक्ष्म-अशुद्धता इलेक्ट्रॉनिक तरंगों के प्रसार को रोकती है, जिससे सामग्री की प्रतिरोधकता बढ़ जाती है।

सही संरचना के शुद्ध धातुओं में, इलेक्ट्रॉन सीमित मुक्त पथ को सीमित करने का एकमात्र कारण जाली साइटों में परमाणुओं का थर्मल दोलन है। थर्मल कारक के कारण धातु का विद्युत प्रतिरोध ρ गर्म द्वारा निरूपित किया जाता है। यह काफी स्पष्ट है कि बढ़ते तापमान के साथ परमाणुओं के थर्मल दोलनों के आयाम और आवधिक जाली क्षेत्र के जुड़े उतार-चढ़ाव में वृद्धि होती है। और यह, बदले में, इलेक्ट्रॉनों के बिखरने को बढ़ाता है और प्रतिरोधकता में वृद्धि का कारण बनता है। प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता की प्रकृति को गुणात्मक रूप से स्थापित करने के लिए, हम निम्नलिखित सरलीकृत मॉडल का उपयोग करते हैं। प्रकीर्णन तीव्रता एक गोलाकार मात्रा के क्रॉस-सेक्शन के सीधे आनुपातिक है, जो एक दोलन परमाणु द्वारा कब्जा कर लिया गया है, और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र थर्मल कंपन के आयाम के वर्ग के लिए आनुपातिक है।

जाली साइट से A i द्वारा विचलित एक परमाणु की संभावित ऊर्जा अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है

, (9)

जहां kpr इलास्टिक युग्मन का गुणांक है, जो परमाणु को संतुलन की स्थिति में लौटाने का काम करता है।

शास्त्रीय आंकड़ों के अनुसार, एक-आयामी हार्मोनिक ऑसिलेटर (परमाणु को दोलन) की औसत ऊर्जा केटी है।

इस आधार पर, हम निम्नलिखित समानता लिखते हैं:

यह साबित करना आसान है कि इलेक्ट्रॉन एन मुक्त परमाणुओं का पथ तापमान के विपरीत आनुपातिक है:

(10)

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि परिणामी अनुपात कम तापमान पर संतुष्ट नहीं है। तथ्य यह है कि तापमान में कमी के साथ, परमाणुओं के थर्मल कंपन के न केवल आयाम, बल्कि दोलनों की आवृत्तियों में भी कमी आ सकती है। इसलिए, कम तापमान वाले क्षेत्र में, जाली साइटों के थर्मल कंपन द्वारा इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन अप्रभावी हो जाता है। एक दोलन परमाणु के साथ एक इलेक्ट्रॉन की बातचीत केवल इलेक्ट्रॉन की गति को थोड़ा बदल देती है। जाली कंपन के सिद्धांत में, तापमान को कुछ विशिष्ट तापमान के संबंध में अनुमानित किया जाता है, जिसे डेबी तापमान temperatureD कहा जाता है। डीबाय तापमान थर्मल दोलनों की अधिकतम आवृत्ति निर्धारित करता है जो एक क्रिस्टल में उत्तेजित हो सकता है:

यह तापमान जाली साइटों के बीच संबंध बलों पर निर्भर करता है और ठोस का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

जब टी   डी  धातुओं की प्रतिरोधकता तापमान के साथ रैखिक रूप से भिन्न होती है (चित्र 6, अनुभाग III)।

जैसा कि प्रयोग से पता चलता है, तापमान निर्भरता Tт (T) का एक रैखिक सन्निकटन भी (2/3) के क्रम पर तापमान तक मान्य होता है डीजहां त्रुटि 10% से अधिक न हो। अधिकांश धातुओं के लिए, डेबी विशेषता तापमान 400-450 K से अधिक नहीं है। इसलिए, रैखिक सन्निकटन आमतौर पर कमरे के तापमान और ऊपर से तापमान पर मान्य होता है। कम तापमान वाले क्षेत्र में (टी डी), जहां विशिष्ट प्रतिरोध में कमी थर्मल दोलनों (फोनन) की सभी नई और नई आवृत्तियों के क्रमिक उन्मूलन के कारण होती है, सिद्धांत एक शक्ति निर्भरता की भविष्यवाणी करता है  t .5। भौतिकी में, इस संबंध को बलोच-ग्रुएनसेन कानून के रूप में जाना जाता है। तापमान अंतराल जिसमें एक तेज बिजली निर्भरता है T t (T) आमतौर पर 4 से 6 तक सीमा में घातांक के प्रायोगिक मूल्यों के साथ, काफी छोटा है।

एक संकीर्ण क्षेत्र I में, जो कई केल्विन है, बहुत सी धातुएं अतिचालकता (अधिक नीचे) की स्थिति का प्रदर्शन कर सकती हैं और आंकड़ा एक तापमान T में प्रतिरोधकता में उछाल दिखाता है। सही संरचना की शुद्ध धातुओं में, जब तापमान ओके पर जाता है, तो प्रतिरोधकता भी 0 (धराशायी वक्र) हो जाती है, और औसत मुक्त पथ अनंत तक पहुंच जाता है। साधारण तापमान पर भी, धातुओं में इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ परमाणुओं (तालिका 2) के बीच की दूरी की तुलना में सैकड़ों गुना लंबा है।

चित्रा 6 - तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में तापमान पर एक धातु के कंडक्टर की प्रतिरोधकता की निर्भरता: विभिन्न पिघले हुए धातुओं की प्रतिरोधकता को बदलने के लिए ए, बी, सी - विकल्प।

तालिका 2 - औसत इलेक्ट्रॉन का मतलब कई धातुओं के लिए 0овС पर मुक्त पथ है

संक्रमण क्षेत्र II के भीतर, प्रतिरोधकता ρ (T) में तेजी से वृद्धि होती है, जहां n 5 तक हो सकता है और धीरे-धीरे बढ़ते तापमान = से T = 1 तक घट सकता है डी.

अधिकांश धातुओं के लिए तापमान (most) की निर्भरता में रैखिक क्षेत्र (क्षेत्र III) पिघलने बिंदु के करीब तापमान तक फैला हुआ है। इस नियम का एक अपवाद फेरोमैग्नेटिक मेटल्स हैं, जिसमें स्पिन ऑर्डर की गड़बड़ी पर इलेक्ट्रॉनों का अतिरिक्त प्रकीर्णन होता है। गलनांक के पास, अर्थात्। क्षेत्र IV में, जो की शुरुआत में तापमान T nl के साथ आंकड़ा 6 में नोट किया गया है, और साधारण धातुओं में रैखिक निर्भरता से कुछ विचलन मनाया जा सकता है।

ठोस से तरल अवस्था में संक्रमण के दौरान, अधिकांश धातुएं लगभग 1.5-2 बार प्रतिरोधकता में वृद्धि दर्शाती हैं, हालांकि असामान्य मामले हैं: बिस्मथ और गैलियम जैसे जटिल क्रिस्टल संरचनाओं वाले पदार्थों के लिए, पिघलने में कमी के साथ होता है।

प्रयोग निम्न पैटर्न को प्रकट करता है: यदि धातु के पिघलने की मात्रा में वृद्धि के साथ होता है, तो प्रतिरोधकता अचानक बढ़ जाती है; विपरीत मात्रा में परिवर्तन के साथ धातुओं के लिए, ρ में कमी होती है।

पिघलने के दौरान, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या या उनकी बातचीत की प्रकृति में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है। विकार की प्रक्रिया, परमाणुओं की व्यवस्था में आगे के आदेश का उल्लंघन, ρ में परिवर्तन पर एक निर्णायक प्रभाव पड़ता है। कुछ धातुओं (गा, द्वि) के व्यवहार में देखी गई विसंगतियों को इन पदार्थों के पिघलने के दौरान संपीड़ितता मापांक में वृद्धि के द्वारा समझाया जा सकता है, जो परमाणुओं के थर्मल कंपन के आयाम में कमी के साथ होना चाहिए।

एक केल्विन (डिग्री) के तापमान परिवर्तन के साथ प्रतिरोधकता में सापेक्ष परिवर्तन को प्रतिरोधकता का तापमान गुणांक कहा जाता है:

(11)

Α ρ का सकारात्मक संकेत उस मामले से मेल खाता है जब इस बिंदु के आसपास के क्षेत्र में प्रतिरोधकता बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। Α ρ का मूल्य भी तापमान का एक कार्य है। रैखिक निर्भरता ρ (T) के क्षेत्र में निम्नलिखित अभिव्यक्ति सत्य है:

जहां ρ 0 और α ρ विशिष्ट प्रतिरोध और विशिष्ट प्रतिरोध के तापमान गुणांक हैं, जिसे तापमान रेंज की शुरुआत के लिए संदर्भित किया जाता है, अर्थात। तापमान T0; तापमान पर ρ- विशिष्ट प्रतिरोध टी।

प्रतिरोधकता और प्रतिरोध के तापमान गुणांक के बीच संबंध इस प्रकार है:

(13)

जहां α 0 किसी दिए गए रोकनेवाला के प्रतिरोध का तापमान गुणांक है; α 1 - प्रतिरोधक तत्व की सामग्री के विस्तार का तापमान गुणांक।

शुद्ध धातुओं के लिए, α ρ \u003e\u003e α 1, इसलिए, उनके पास α ρα α R है। हालांकि, थर्मोस्टेबल धातु मिश्र धातुओं के लिए, यह अनुमान अनुचित है।

3 धातुओं की प्रतिरोधकता पर अशुद्धियों और अन्य संरचनात्मक दोषों का प्रभाव।

जैसा कि उल्लेख किया गया है, एक धातु में इलेक्ट्रॉन तरंगों के बिखरने का कारण न केवल जाली साइटों के थर्मल कंपन हैं, बल्कि स्थैतिक संरचनात्मक दोष भी हैं, जो क्रिस्टल के संभावित क्षेत्र की आवधिकता का भी उल्लंघन करते हैं। संरचना के स्थिर दोषों पर बिखराव तापमान पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए, जैसे-जैसे तापमान पूर्ण शून्य के करीब आता है, वास्तविक धातुओं का प्रतिरोध कुछ स्थिर मूल्य पर आ जाता है, जिसे अवशिष्ट प्रतिरोध (चित्र 6) कहा जाता है। इसका तात्पर्य प्रतिरोधकता की संवेदनशीलता पर मैटिसन नियम से है:

, (14)

यानी किसी धातु की कुल प्रतिरोधकता क्रिस्टल जाली स्थलों के थर्मल कंपन द्वारा इलेक्ट्रॉनों के बिखरने के कारण प्रतिरोधकता का योग है, और स्थैतिक संरचनात्मक दोषों द्वारा इलेक्ट्रॉनों के बिखरने के कारण अवशिष्ट प्रतिरोधकता है।

इस नियम का एक अपवाद सुपरकंडक्टिंग धातु है, जिसमें प्रतिरोध एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान से नीचे गायब हो जाता है।

अवशिष्ट प्रतिरोध में सबसे महत्वपूर्ण योगदान अशुद्धियों द्वारा बिखरने से होता है, जो हमेशा एक वास्तविक कंडक्टर में मौजूद होते हैं, या तो प्रदूषण के रूप में या एक मिश्र धातु (यानी, जानबूझकर पेश) तत्व के रूप में। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी भी अशुद्धता वाले जोड़ में even की वृद्धि होती है, भले ही इसमें आधार धातु की तुलना में उच्च चालकता हो। इस प्रकार, तांबा कंडक्टर 0.01 पर एक परिचय। चांदी की अशुद्धता का अनुपात तांबे की प्रतिरोधकता में 0.002 माइक्रोन मीटर की वृद्धि का कारण बनता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि अशुद्धियों की कम सामग्री के साथ, अशुद्धता परमाणुओं की एकाग्रता के अनुपात में प्रतिरोधकता बढ़ जाती है।

मैटिसन नियम का एक चित्र चित्र 7 है, जिसमें से यह देखा जा सकता है कि इंडियम, एंटीमनी, टिन, आर्सेनिक की थोड़ी मात्रा के साथ शुद्ध तांबा और इसकी मिश्र धातुओं के विशिष्ट प्रतिरोध का तापमान निर्भर करता है।

चित्रा 7 - ठोस समाधानों के प्रकार के तांबे मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता का तापमान निर्भर करता है, माटिसेन नियम को दिखाता है: 1 - शुद्ध घन;

2 - Cu - 1.03 बजे।% In; 3 - Cu - 1.12 बजे।% Nl

विभिन्न अशुद्धियाँ अलग-अलग तरीकों से धात्विक कंडक्टरों के अवशिष्ट प्रतिरोध को प्रभावित करती हैं। अशुद्धता के बिखरने की दक्षता जाली में गड़बड़ी की क्षमता से निर्धारित होती है, जिसका मूल्य अधिक है, अशुद्धता परमाणुओं और धातु - विलायक (आधार) के मूल्यों में भिन्नता है।

मोनोवालेंट धातुओं के लिए, 1 पर अवशिष्ट प्रतिरोध में परिवर्तन।% अशुद्धता (विद्युत प्रतिरोध का "अशुद्धता" गुणांक) लिंडे नियम का पालन करता है:

, (15)

जहां धातु की प्रकृति और उस अवधि के आधार पर ए और बी स्थिरांक होते हैं, जो आवधिक प्रणाली के आवधिक प्रणाली में एक अशुद्धता परमाणु होता है;  जेड  - धातु के अंतर के बीच का अंतर - विलायक और अशुद्धता परमाणु।

सूत्र 15 से यह निम्नानुसार है कि चालकता में कमी पर मेटलॉइड अशुद्धियों का प्रभाव धातु तत्वों की अशुद्धियों के प्रभाव से अधिक मजबूत है।

अशुद्धियों के अलावा, अवशिष्ट प्रतिरोध में कुछ योगदान अपने स्वयं के संरचनात्मक दोषों - रिक्तियों, अंतरालीय परमाणुओं, अव्यवस्थाओं, अनाज की सीमाओं द्वारा किया जाता है। बिंदु दोषों की एकाग्रता तापमान के साथ तेजी से बढ़ती है और पिघलने बिंदु के पास उच्च मूल्यों तक पहुंच सकती है। इसके अलावा, रिक्त स्थान और अंतरालीय परमाणु आसानी से सामग्री में उत्पन्न होते हैं जब यह उच्च-ऊर्जा कणों से विकिरणित होता है, उदाहरण के लिए, एक रिएक्टर से न्यूट्रॉन या एक त्वरक से आयनों। मापा प्रतिरोध मूल्य का उपयोग जाली विकिरण क्षति की डिग्री का न्याय करने के लिए किया जा सकता है। उसी तरह, कोई विकिरणित नमूने की पुनर्प्राप्ति (एनीलिंग) का पता लगा सकता है।

तांबे के अवशिष्ट प्रतिरोध में 1% में परिवर्तन।% बिंदु दोष है: रिक्तियों के मामले में, 0.010 से 0.015 μOhm ual; अंतरालीय परमाणुओं के मामले में, 0.005-0.010 μOhm st st।

अवशिष्ट प्रतिरोध रासायनिक शुद्धता और धातुओं की संरचनात्मक पूर्णता की एक बहुत ही संवेदनशील विशेषता है। व्यवहार में, अशुद्धियों की सामग्री का आकलन करने के लिए उच्च शुद्धता की धातुओं के साथ काम करते समय, कमरे के तापमान और तरल हीलियम के तापमान पर विशिष्ट प्रतिरोधों के अनुपात को मापा जाता है:

धातु जितनी साफ होती है, उसका मूल्य उतना अधिक होता है। शुद्ध धातुओं में (शुद्धता की डिग्री 99.99999% है), पैरामीटर। 10 5 के क्रम का है।

तनाव की स्थिति के कारण होने वाली विकृतियों का धातुओं और मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। हालांकि, इस प्रभाव की डिग्री तनावों की प्रकृति से निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातुओं के लिए चौतरफा संपीड़न के साथ, प्रतिरोधकता कम हो जाती है। यह परमाणुओं के दृष्टिकोण और जाली के थर्मल कंपन के आयाम में कमी के कारण है।

प्लास्टिक विरूपण और काम सख्त हमेशा धातुओं और मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता बढ़ाते हैं। हालांकि, यह एक महत्वपूर्ण काम के साथ शुद्ध धातुओं की मात्रा को कुछ प्रतिशत तक बढ़ा देता है।

थर्मल सख्त होने से  में वृद्धि होती है, जो जाली विकृतियों से जुड़ी होती है, आंतरिक तनाव की उपस्थिति। गर्मी उपचार (एनीलिंग) द्वारा पुनर्संरचना के दौरान, प्रतिरोधकता को प्रारंभिक मूल्य तक कम किया जा सकता है, क्योंकि दोष ठीक हो जाते हैं और आंतरिक तनाव हटा दिए जाते हैं।

ठोस समाधानों की विशिष्टता यह है कि कोर थर्मल घटक से काफी (कई गुना) अधिक हो सकता है।

कई दो-घटक मिश्र धातुओं के लिए, संरचना के आधार पर depending OST में परिवर्तन अच्छी तरह से परवलयिक निर्भरता द्वारा वर्णित है

जहां सी मिश्र धातु की प्रकृति के आधार पर एक स्थिर है; x ए और एक्स में मिश्र धातु में घटकों के परमाणु अंश।

मूल्य 16 को नॉर्डहाइम का नियम कहा जाता है। यह इस प्रकार है कि द्विआधारी ठोस समाधान ए - बी में अवशिष्ट प्रतिरोध दोनों बढ़ जाते हैं जब परमाणु बी को धातु ए (ठोस समाधान solid) में जोड़ा जाता है और जब परमाणु ए को धातु बी (ठोस समाधान причем) में जोड़ा जाता है, और यह परिवर्तन एक सममित वक्र द्वारा विशेषता है । ठोस समाधानों की एक निरंतर श्रृंखला में, प्रतिरोधकता अधिक होती है, इसकी संरचना में आगे मिश्र धातु को शुद्ध घटकों से अलग किया जाता है। अवशिष्ट प्रतिरोध प्रत्येक घटक (x a = x в = 0.5) के बराबर सामग्री पर अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है।

नॉर्डहाइम कानून निरंतर ठोस समाधानों की प्रतिरोधकता में काफी सटीक परिवर्तन का वर्णन करता है यदि कोई चरण संक्रमण रचना में परिवर्तन के साथ नहीं देखा जाता है और उनके घटकों में से कोई भी संक्रमण या दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों की संख्या से संबंधित नहीं है। ऐसी प्रणालियों का एक उदाहरण मिश्र धातु के रूप में कार्य कर सकता है Au - Ag, Cu - Ag, Cu - Au, W - Mo, आदि।

ठोस समाधान, जिनके घटक संक्रमण धातु (चित्र 8) हैं, कुछ अलग व्यवहार करते हैं। इस मामले में, घटकों की उच्च सांद्रता पर, एक बड़े पैमाने पर बड़े अवशिष्ट प्रतिरोध देखा जाता है, जो कि वैद्युत इलेक्ट्रॉनों के भाग के आंतरिक अधूरे डी - संक्रमण धातु परमाणुओं के गोले से जुड़े होते हैं। इसके अलावा, ऐसी मिश्र धातुओं में, अधिकतम corresp अक्सर 50% से अधिक सांद्रता से मेल खाती है।

चित्र 8 - घटकों के प्रतिशत पर विशिष्ट प्रतिरोध (1) और तांबे-निकल मिश्र धातुओं के विशिष्ट प्रतिरोध (2) का गुणांक

मिश्र धातु की प्रतिरोधकता जितनी अधिक होगी, उसका α ρ उतना ही छोटा होगा। यह इस तथ्य से निम्नानुसार है कि ठोस समाधान में "कॉन्ड", एक नियम के रूप में, काफी and टी से अधिक है और तापमान पर निर्भर नहीं करता है। तापमान गुणांक के निर्धारण के अनुसार

(17)

यह देखते हुए कि शुद्ध धातुओं का α ρ एक दूसरे से थोड़ा अलग है, अभिव्यक्ति 17 को आसानी से निम्नलिखित रूप में परिवर्तित किया जा सकता है:

(18)

केंद्रित ठोस समाधानों में, गुफा आमतौर पर परिमाण के क्रम से अधिक या ρ t से अधिक होती है। इसलिए, α ρ cfl शुद्ध धातु के α ρ से काफी कम हो सकती है। थर्मोस्टेबल प्रवाहकीय सामग्री का उत्पादन इस पर आधारित है। कई मामलों में, मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता एक सरल योजक पैटर्न के परिणामस्वरूप अधिक जटिल हो जाती है। मिश्र धातुओं की प्रतिरोधकता का तापमान गुणांक 18 के अनुमानित अनुपात से काफी कम हो सकता है। प्रख्यात विसंगतियाँ स्पष्ट रूप से तांबा-निकल मिश्र (चित्र 8) में दिखाई देती हैं। कुछ मिश्र धातुओं में, घटकों के कुछ अनुपातों में, नकारात्मक α ρ मनाया जाता है (स्थिर में)।

मिश्र धातु घटकों के प्रतिशत से ρ और α ρ में इस तरह के बदलाव को स्पष्ट रूप से इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि शुद्ध धातुओं की तुलना में अधिक जटिल संरचना और संरचना के साथ, मिश्र धातुओं को शास्त्रीय धातुओं के रूप में नहीं माना जा सकता है। उनकी चालकता में परिवर्तन का कारण बनता है, न केवल मुक्त इलेक्ट्रॉनों के मुक्त पथ में परिवर्तन से, बल्कि, कुछ मामलों में, चार्ज वाहक की सांद्रता में आंशिक वृद्धि से, बढ़ते तापमान के साथ। एक मिश्र धातु जिसमें बढ़ते तापमान के साथ औसत मुक्त पथ में कमी की भरपाई की जाती है, चार्ज वाहक की एकाग्रता में वृद्धि से प्रतिरोधकता का शून्य तापमान गुणांक होता है।

पतला समाधानों में, जब किसी एक घटक (उदाहरण के लिए, घटक बी) को बहुत कम एकाग्रता की विशेषता होती है और सटीकता के त्याग के बिना, फॉर्मूला 16 में इसे एक प्रवेश माना जा सकता है, तो आप (1-x в) 1 डाल सकते हैं। तब हम अवशिष्ट प्रतिरोध और धातु में अशुद्धता परमाणुओं की एकाग्रता के बीच एक रैखिक संबंध में पहुंचते हैं:

,

जहाँ C निरंतर अवशिष्ट प्रतिरोध में परिवर्तन का वर्णन करता है, 1 1% के लिए OST।

कुछ मिश्रधातुएं निर्मित संरचनाओं का निर्माण करती हैं यदि रचना में कुछ अनुपात उनके निर्माण के दौरान बनाए रखा जाता है। आदेश देने का कारण एक ही तरह के परमाणुओं की तुलना में विषम परमाणुओं की एक मजबूत रासायनिक बातचीत है। संरचना का क्रम एक निश्चित विशेषता तापमान टी करोड़ से नीचे होता है, जिसे महत्वपूर्ण तापमान (या कुर्नकोव तापमान) कहा जाता है। उदाहरण के लिए, एक मिश्र धातु जिसमें 50 पर होते हैं। % Cu और 50 बजे। % Zn (Z - पीतल) में एक शरीर-केंद्रित घन संरचना है। T oms 360 TC पर, तांबे और जस्ता परमाणुओं को यादृच्छिक रूप से और सांख्यिकीय रूप से जाली स्थलों पर वितरित किया जाता है।

ठोस पदार्थों के विद्युत प्रतिरोध का कारण जाली परमाणुओं के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों की टक्कर नहीं है, बल्कि संरचनात्मक समरूपता पर उनके बिखरने से अनुवादकीय समरूपता के उल्लंघन के लिए जिम्मेदार है। एक ठोस समाधान का आदेश देते समय, जाली की परमाणु संरचना के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की आवधिकता को बहाल किया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन का मतलब मुक्त पथ बढ़ जाता है और अतिरिक्त प्रतिरोध मिश्र धातु के माइक्रोथेरोगिनिटी द्वारा बिखरने के कारण लगभग पूरी तरह से गायब हो जाता है।

4 विशिष्ट सतह प्रतिरोध और इसके तापमान गुणांक पर धातु फिल्मों की मोटाई का प्रभाव

एकीकृत सर्किट के निर्माण में, धातु फिल्मों का उपयोग अंतर-तत्व कनेक्शन, संपर्क पैड, कैपेसिटर प्लेट, आगमनात्मक, चुंबकीय और प्रतिरोधक तत्वों के लिए किया जाता है।

संक्षेपण की स्थितियों के आधार पर फिल्मों की संरचना, अनाकार घनीभूत से एपिटैक्सियल फिल्मों में भिन्न हो सकती है - एक पूर्ण एकल-क्रिस्टल परत की संरचनाएं। इसके अलावा, धातु फिल्मों के गुण आकार प्रभाव से जुड़े होते हैं। यदि फिल्म की मोटाई l cf के साथ तुलनीय है तो उनका विद्युत चालकता योगदान महत्वपूर्ण है।

चित्र 9 पतली फिल्मों की सतह प्रतिरोध की विशिष्ट निर्भरता दिखाता है और फिल्म की मोटाई पर इसका तापमान गुणांक α ρ s है। चूंकि संरचनात्मक (लंबाई एल, चौड़ाई बी, फिल्म मोटाई एच) और तकनीकी के संबंध

(T) पतली फिल्म रोकनेवाला (TPR) के मापदंडों को समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

,

जहां ρ s = ρ / h वर्ग प्रतिरोध (या विशिष्ट सतह प्रतिरोध) है, तो हम ρ ρ s के बजाय ρ s और instead ρ के बजाय पारंपरिक संकेतन लेते हैं।

चित्र 9- फिल्म मोटाई एच से परिवर्तन  the और the की प्रकृति

धातु फिल्मों की वृद्धि चार चरणों के साथ होती है:

I - धातु द्वीपों का गठन और वृद्धि (चार्ज ट्रांसफर के लिए जिम्मेदार तंत्र, - फ़र्माइ स्तर से ऊपर स्थित इलेक्ट्रॉनों का थर्मोनोमिक उत्सर्जन और टनलिंग। सब्सट्रेट के उन क्षेत्रों की सतह प्रतिरोध जहां बढ़ते तापमान के साथ कोई धातु फिल्म नहीं घटती है, जो छोटी मोटाई की नकारात्मक   फिल्मों का कारण बनती है। );

II - खुद के बीच द्वीपों की स्पर्शरेखा (y  of के संकेत के परिवर्तन का क्षण धातु के प्रकार, फिल्म निर्माण की स्थिति, अशुद्धता एकाग्रता, सब्सट्रेट सतह की स्थिति) पर निर्भर करता है;

III - एक प्रवाहकीय जाल का गठन, जब द्वीपों के बीच अंतराल का आकार और संख्या कम हो जाती है;

IV - एक निरंतर प्रवाहकीय फिल्म का निर्माण, जब चालकता और  massive बड़े पैमाने पर कंडक्टरों के मूल्य से संपर्क करते हैं, लेकिन फिर भी फिल्म का विशिष्ट प्रतिरोध थोक नमूने की तुलना में अधिक है, दोषों की उच्च एकाग्रता के कारण, बयान के दौरान फिल्म में अशुद्धियां। इसलिए, अनाज सीमाओं के साथ ऑक्सीकरण वाली फिल्में विद्युत रूप से बंद होती हैं, हालांकि वे शारीरिक रूप से ठोस हैं। नमूना सतह से परिलक्षित होने पर इलेक्ट्रॉन में कमी के कारण of के विकास और आकार के प्रभाव में योगदान देता है।

पतली-फिल्म प्रतिरोधों के निर्माण में, सामग्री के तीन समूहों का उपयोग किया जाता है: धातु, धातु मिश्र धातु, सीरम।

5 अतिचालकता की भौतिक प्रकृति

सुपरकंडक्टिविटी की घटना को क्वांटम सिद्धांत द्वारा समझाया गया है, तब होता है जब एक धातु में इलेक्ट्रॉनों को एक दूसरे के लिए आकर्षित किया जाता है। सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों वाले माध्यम में आकर्षण संभव है, जिनमें से क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के बीच कूलम्ब के प्रतिकर्षण बल को कमजोर करता है। केवल उन इलेक्ट्रॉनों जो विद्युत चालकता में भाग लेते हैं, अर्थात फर्मी स्तर के पास स्थित है। विपरीत स्पिन वाले इलेक्ट्रॉन जोड़े में बंधे होते हैं, जिन्हें कूपर कहा जाता है।

कूपर जोड़े के गठन में, थर्मल जाली कंपन - फोनन के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत द्वारा निर्णायक भूमिका निभाई जाती है, जिसे यह अवशोषित और उत्पन्न दोनों कर सकता है। इलेक्ट्रॉनों में से एक जाली के साथ बातचीत करता है - इसे उत्तेजित करता है और इसकी गति को बदलता है; अन्य इलेक्ट्रॉन, परस्पर क्रिया करते हुए, इसे एक सामान्य अवस्था में बदल देते हैं और इसकी गति को भी बदल देते हैं। नतीजतन, जाली की स्थिति में परिवर्तन नहीं होता है, और इलेक्ट्रॉनों थर्मल ऊर्जा के क्वांटा का आदान-प्रदान करते हैं - फोनन। एक्सचेंज फोनन इंटरैक्शन इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण की शक्तियों का कारण बनता है, जो कि कूलम्ब के प्रतिकर्षण से अधिक होता है। फोनोन एक्सचेंज लगातार होता है।

जाली के माध्यम से घूमने वाला एक इलेक्ट्रॉन इसे ध्रुवीकृत करता है, अर्थात निकटतम आयनों को खुद को आकर्षित करता है, इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र के पास सकारात्मक चार्ज का घनत्व बढ़ता है। दूसरे इलेक्ट्रॉन को एक क्षेत्र द्वारा अधिक सकारात्मक चार्ज के साथ आकर्षित किया जाता है, परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉनों के बीच जाली के साथ बातचीत के कारण, आकर्षक बल (कूपर जोड़ी) उत्पन्न होते हैं। ये जोड़ी संरचनाएं एक दूसरे को अंतरिक्ष में क्षय करती हैं, फिर से बनाती हैं और एक इलेक्ट्रॉन संघनन बनाती हैं, जिसकी ऊर्जा आंतरिक संपर्क के कारण डिस्कनेक्ट किए गए इलेक्ट्रॉनों के एकत्रीकरण से कम होती है। एक सुपरकंडक्टर के ऊर्जा स्पेक्ट्रम में एक ऊर्जा अंतर दिखाई देता है - निषिद्ध ऊर्जा राज्यों का एक क्षेत्र।

युग्मित इलेक्ट्रॉन ऊर्जा अंतर के निचले भाग में स्थित हैं। ऊर्जा अंतराल का आकार तापमान पर निर्भर करता है, अधिकतम शून्य पर पहुंचता है और पूरी तरह से टी सेंट पर गायब हो जाता है। अधिकांश सुपरकंडक्टर्स के लिए, ऊर्जा अंतराल 10 -4 - 10 -3 ईवी है।

इलेक्ट्रॉन स्पंदन थर्मल कंपन और अशुद्धियों पर, लेकिन साथ होता है

जमीनी अवस्था से लेकर उत्तेजित अवस्था तक इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के लिए ऊर्जा अंतराल की मौजूदगी के लिए तापीय ऊर्जा के एक पर्याप्त हिस्से की आवश्यकता होती है, जो कम तापमान पर अनुपस्थित रहता है; कूपर जोड़े की एक विशेषता यह है कि वे अपने राज्यों को एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से नहीं बदल सकते हैं, इलेक्ट्रॉन तरंगों की लंबाई और चरण समान है, अर्थात। उन्हें एक एकल लहर के रूप में माना जा सकता है जो संरचना के दोषों के आसपास लपेटता है। पूर्ण शून्य पर, सभी इलेक्ट्रॉनों को जोड़े में जोड़ा जाता है, वृद्धि के साथ, कुछ जोड़े टूट जाते हैं और अंतराल की चौड़ाई कम हो जाती है, टी सेंट पर सभी जोड़े नष्ट हो जाते हैं, अंतराल की चौड़ाई गायब हो जाती है और अतिचालकता टूट जाती है।

सुपरकंडक्टिंग राज्य में संक्रमण एक बहुत ही संकीर्ण तापमान सीमा में होता है, संरचना की विविधता सीमा के विस्तार का कारण बनती है।

सुपरकंडक्टर्स की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति - चुंबकीय क्षेत्र सामग्री की मोटाई में घुसना नहीं करता है, बल की रेखाएं सुपरकंडक्टर (मीसनेर प्रभाव) के चारों ओर जाती हैं - इस तथ्य के कारण कि सुपरकंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्र में एक गोलाकार अनिर्दिष्ट धारा उत्पन्न होती है जो नमूने के अंदर बाहरी क्षेत्र की पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करती है। चुंबकीय क्षेत्र के प्रवेश की गहराई 10 -7 - 10 -8 मीटर है - सुपरकंडक्टर एक आदर्श डायनामैग्नेटिक है; चुंबकीय क्षेत्र से बेदखल (एक स्थायी चुंबक को सुपरकंडक्टिंग सामग्री की एक अंगूठी पर लटका दिया जा सकता है जिसमें चुंबक द्वारा प्रेरित गैर-क्षयकारी धाराएं होती हैं)।

सुपरकंडक्टिविटी की स्थिति का उल्लंघन तब होता है जब चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एच सेंट से अधिक हो। एक चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत साधारण विद्युत चालकता की स्थिति से सुपरकंडक्टिंग स्थिति से सामग्री के संक्रमण की प्रकृति से, पहले और दूसरे प्रकार के सुपरकंडक्टर्स को प्रतिष्ठित किया जाता है। पहले प्रकार के सुपरकंडक्टर्स के लिए, यह संक्रमण अचानक होता है, सुपरकंडक्टर्स के लिए, संक्रमण की प्रक्रिया धीरे-धीरे एच सीजे 1 में होती है -

ज cor2। अंतराल में, सामग्री एक विषम स्थिति में होती है, जिसमें सामान्य और सुपरकंडक्टिंग चरण सह-अस्तित्व में होते हैं, चुंबकीय क्षेत्र धीरे-धीरे सुपरकंटक्टर में प्रवेश करता है, शून्य प्रतिरोध ऊपरी महत्वपूर्ण तीव्रता तक बनाए रखा जाता है।

महत्वपूर्ण तीव्रता टाइप 1 सुपरकंडक्टर्स के लिए तापमान पर निर्भर करती है:

टाइप 2 सुपरकंडक्टर्स में, मध्यवर्ती राज्य क्षेत्र घटते तापमान के साथ फैलता है।

सुपरकंडक्टिविटी को सुपरकंडक्टर से गुजरते हुए तोड़ा जा सकता है यदि यह महत्वपूर्ण मान I St = 2 (HH St (T) से अधिक है - टाइप 1 सुपरकंडक्टर्स के लिए (टाइप 2 अधिक जटिल है)।

26 धातुओं में अतिचालकता होती है (मुख्यतः 4.2K से नीचे के महत्वपूर्ण तापमान के साथ पहली तरह की), 13 तत्व उच्च दबाव (सिलिकॉन, जर्मेनियम, टेल्यूरियम, एंटीमनी) में अतिचालकता प्रदर्शित करते हैं। तांबा, सोना, चांदी के अधिकारी न हों: कम प्रतिरोध क्रिस्टल जाली के साथ इलेक्ट्रॉनों की कमजोर बातचीत को इंगित करता है, और फेरो और एंटीफेरोमैग्नेट्स में; अर्धचालकों को डोपेंट की एक बड़ी एकाग्रता के अतिरिक्त द्वारा अनुवादित किया जाता है; उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (फेरोइलेक्ट्रिक्स) के साथ डाइलेक्ट्रिक्स में, इलेक्ट्रॉनों के बीच कूलंब प्रतिकर्षण बल बहुत कमजोर हो जाते हैं और वे अतिचालकता की संपत्ति का प्रदर्शन कर सकते हैं। इंटरमेटेलिक यौगिक और मिश्रधातुएं टाइप 2 सुपरकंडक्टर्स से संबंधित हैं, हालांकि, यह विभाजन निरपेक्ष नहीं है (टाइप 1 सुपरकंडक्टर को टाइप 2 सुपरकंडक्टर में बदला जा सकता है यदि आप इसमें जाली जाली दोषों की पर्याप्त एकाग्रता बनाते हैं। सुपरकंडक्टिंग कंडक्टरों का निर्माण तकनीकी से जुड़ा हुआ है। कठिनाइयों (उनके पास भंगुरता, कम तापीय चालकता) है, तांबे के साथ एक सुपरकंडक्टर रचना (एक कांस्य विधि या एक ठोस चरण प्रसार विधि - दबाव और ड्राइंग; टिन पीतल के एक मैट्रिक्स, हीटिंग टिन पीतल के साथ में पतली नाइओबियम तंतुओं की स्थिति नायब में diffuses एक अतिचालक फिल्म stanida नाइओबियम बनाने के लिए)।

परीक्षण प्रश्न

1 क्या पैरामीटर धातुओं की विद्युत चालकता पर निर्भर करते हैं।

2 क्या आंकड़े धातुओं की चालकता के क्वांटम सिद्धांत में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा वितरण का वर्णन करते हैं।

3 धातुओं में फेरमी ऊर्जा (फर्मी स्तर) क्या निर्धारित करता है और यह किस पर निर्भर करता है।

4 धातु की विद्युत रासायनिक क्षमता क्या है।

5 धातु में इलेक्ट्रॉनों के मुक्त मार्ग को क्या निर्धारित करता है।

6 मिश्र धातुओं का निर्माण। धातुओं की प्रतिरोधकता पर दोषों की उपस्थिति कैसे होती है।

7 कंडक्टरों की प्रतिरोधकता की तापमान निर्भरता को स्पष्ट करें।

ठोस समाधानों और यांत्रिक मिश्रणों के प्रकारों में ρ और TKS के लिए 8 NSKurnakova पैटर्न।

9 विद्युत प्रतिरोधकता के विभिन्न मूल्यों के साथ प्रवाहकीय सामग्री की तकनीक में आवेदन। आवेदन के आधार पर सामग्री के लिए आवश्यकताएँ।

10 अतिचालकता की घटना। सुपर और क्रायो-कंडक्टर के स्कोप

6 प्रयोगशाला का काम №2। प्रवाहकीय मिश्र के गुणों का अध्ययन

उद्देश्य: दो-घटक मिश्र धातुओं के विद्युत गुणों में परिवर्तन के पैटर्न का अध्ययन करना, उनकी संरचना पर निर्भर करता है।

प्रयोगशाला के काम के पहले भाग में, अलग-अलग चरण रचनाओं वाले मिश्र धातुओं के दो समूहों पर विचार किया जाता है।

पहले समूह में ऐसे मिश्र शामिल हैं जिनके घटक A और B एक-दूसरे में एक-दूसरे से घुल-मिल जाते हैं, धीरे-धीरे जाली स्थलों में एक-दूसरे को प्रतिस्थापित करते हुए मिश्र धातु के एक शुद्ध घटक से दूसरे में ठोस समाधानों की एक सतत श्रृंखला बनाते हैं। ठोस अवस्था में इस प्रकार का कोई भी मिश्रधातु एकल-चरण है, जिसमें समान संरचना के समान ठोस घोल के दाने होते हैं। ठोस समाधान मिश्र धातुओं का एक उदाहरण तांबा-निकल, घन-नी, जर्मेनियम-सिलिकॉन, जीई-सी और अन्य हैं। दूसरे समूह में मिश्र धातु शामिल हैं, जिनके घटक व्यावहारिक रूप से एक दूसरे में नहीं घुलते हैं, प्रत्येक घटक अपना अनाज बनाते हैं। ठोस अवस्था मिश्र धातु द्विध्रुवीय है; ऐसे मिश्र धातुओं को यांत्रिक मिश्रण कहा जाता है। यांत्रिक मिश्रण के प्रकार के मिश्र धातुओं के उदाहरण Cu-Ag कॉपर-सिल्वर सिस्टम, Sn-Pb टिन-लीड सिस्टम आदि हैं।

यांत्रिक मिश्रण (चित्र 10), के प्रकार के मिश्र धातुओं के निर्माण के दौरान, गुण रैखिक रूप से (additively) बदलते हैं और शुद्ध घटकों के गुणों के बीच औसत होते हैं। ठोस समाधान (चित्रा 10, बी) के प्रकार के मिश्र धातुओं के निर्माण में, गुण अधिकतम और न्यूनतम के साथ घटता में भिन्न होते हैं।

चित्रा 10 - एन.एस. कुर्नकोव के पैटर्न। मिश्र और इसके गुणों की चरण संरचना के बीच संबंध

धातुओं और मिश्र धातुओं के मुख्य विद्युत गुण हैं: विद्युत प्रतिरोधकता ρ, ;ohm; प्रतिरोध TKS का तापमान गुणांक, डिग्री -1।

परिमित लंबाई के एक चालक की प्रतिरोधकता l और पार अनुभाग S एक ज्ञात व्यसन द्वारा व्यक्त

(19)

कंडक्टर सामग्री की प्रतिरोधकता छोटी है और 0.016-10 μOm.m की सीमा में है।

विभिन्न धातु कंडक्टरों की विद्युत प्रतिरोधकता मुख्य रूप से किसी दिए गए चालक में इलेक्ट्रॉन λ के औसत औसत मुक्त पथ पर निर्भर करती है:

जहां ing = 1 / λ इलेक्ट्रॉन बिखराव गुणांक है।

धातुओं और मिश्र धातुओं में इलेक्ट्रोड की दिशात्मक गति में बिखरने वाले कारक जाली साइटों में स्थित सकारात्मक आयन हैं। शुद्ध धातुओं में सबसे नियमित, बिना रुका हुआ क्रिस्टल जाली के साथ, जहां सकारात्मक आयनों को नियमित रूप से अंतरिक्ष में व्यवस्थित किया जाता है, इलेक्ट्रॉनों का बिखरना छोटा होता है और मुख्य रूप से जाली साइटों में आयन के दोलनों के आयाम द्वारा निर्धारित किया जाता है; शुद्ध धातुओं के लिए ≈ ≈ · · गर्म है। जहां warm गर्म है - जाली थर्मल कंपन पर इलेक्ट्रान प्रकीर्णन गुणांक। इस इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन तंत्र को जाली थर्मल कंपन पर फोनन स्कैटरिंग कहा जाता है।

तापमान टी में वृद्धि के साथ, जाली साइटों पर सकारात्मक आयनों के दोलनों का आयाम बढ़ता है, क्षेत्र की कार्रवाई के तहत प्रत्यक्ष रूप से बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों का बिखरना बढ़ जाता है, मतलब मुक्त पथ λ कम हो जाता है, और प्रतिरोध बढ़ जाता है।

जब एक डिग्री से तापमान में परिवर्तन होता है, तो सामग्री प्रतिरोध के विकास का आकलन करने वाला मान TCS के विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक कहलाता है:

(20)

जहां आर 1 - नमूने का प्रतिरोध, एक तापमान पर मापा जाता है टी 1; आर 2 - एक ही नमूने का प्रतिरोध, तापमान टी 2 पर मापा जाता है।

हम मिश्र धातुओं के दो प्रणालियों का अध्ययन करते हैं: Cu-Ni प्रणाली, जहां मिश्र धातुओं (तांबा और निकल) के घटक ठोस अवस्था में एक दूसरे में असीमित घुलनशीलता की सभी शर्तों को पूरा करते हैं, इसलिए क्रिस्टलीकरण की समाप्ति के बाद इस प्रणाली में कोई भी मिश्र धातु एकल चरण ठोस समाधान (चित्रा 10) होगा। a), और Cu-Ag प्रणाली, जिनके घटक (तांबा और चांदी) असीमित घुलनशीलता की स्थितियों को संतुष्ट नहीं करते हैं, उनकी घुलनशीलता उच्च तापमान पर भी छोटी होती है (10% से अधिक नहीं), और 300 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर इतनी छोटी है कि इसे माना जा सकता है रों, यह अनुपस्थित है, और किसी भी मिश्र धातु तांबे और चांदी के अनाज का एक यांत्रिक मिश्रण के होते हैं (चित्रा 10b)।

ठोस समाधान के लिए वक्र ρ के पाठ्यक्रम पर विचार करें। जैसा कि आप मिश्र धातु के अन्य घटक के किसी भी शुद्ध घटक में जोड़ते हैं, उसी ग्रेड के सकारात्मक आयनों की सख्त व्यवस्था में एकरूपता देखी जाती है, जो जाली साइटों पर शुद्ध धातुओं में देखी जाती है। नतीजतन, एक ठोस घोल की तरह मिश्रधातु में इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन हमेशा शुद्ध घटकों के क्रिस्टल जाली के विरूपण के कारण किसी भी शुद्ध घटक की तुलना में अधिक होता है या, जैसा कि वे कहते हैं, क्रिस्टल जाली की दोषपूर्णता में वृद्धि के कारण, चूंकि प्रत्येक पेश परमाणु शुद्ध घटक की तुलना में एक अलग प्रकार का है। बिंदु दोष।

इससे यह पता चलता है कि ठोस समाधान प्रकार के मिश्र धातुओं के लिए, एक और प्रकार का इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन जोड़ा जाता है - बिंदु दोष और विद्युत प्रतिरोधकता द्वारा प्रकीर्णन।

(21)

चूंकि यह T = 20 0 С पर ρ के सभी मूल्यों का अनुमान लगाने के लिए प्रथागत है, इसलिए ठोस समाधान जैसे मिश्र धातुओं के लिए निर्धारण कारक बिंदु दोषों पर बिखर रहा है। क्रिस्टल जाली की शुद्धता का सबसे बड़ा उल्लंघन घटकों के पचास प्रतिशत एकाग्रता के क्षेत्र में मनाया जाता है, इस क्षेत्र में वक्र ρ का अधिकतम मूल्य है। संबंध 20 से यह देखा जा सकता है कि TKS के प्रतिरोध का तापमान गुणांक प्रतिरोध R के विपरीत आनुपातिक है, और इसलिए विशिष्ट प्रतिरोध ρ; टीकेएस वक्र में घटकों के पचास प्रतिशत अनुपात के क्षेत्र में एक मिनट है।

प्रयोगशाला कार्य के दूसरे भाग में उच्च विशिष्ट प्रतिरोध वाले मिश्र धातुओं पर विचार किया जाता है। ऐसी सामग्रियों में मिश्र धातु शामिल होती है, जो सामान्य परिस्थितियों में, कम से कम 0.3 hmOhm · m की एक विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध होती है। इन सामग्रियों का उपयोग व्यापक रूप से विभिन्न विद्युत मापने और बिजली के हीटरों, अनुकरणीय प्रतिरोधों, प्रतिरोधों आदि के निर्माण में किया जाता है।

एक नियम के रूप में, मिश्र धातुओं का उपयोग विद्युत मापने वाले उपकरणों, मॉडल प्रतिरोधों और रिओस्टैट्स के निर्माण के लिए किया जाता है, जो समय के साथ उनके विशिष्ट प्रतिरोध की उच्च स्थिरता और प्रतिरोध के कम तापमान गुणांक द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। इन सामग्रियों में मैंगनीन, कॉन्स्टैन और नाइक्रोम शामिल हैं।

मैंगनीन एक तांबा-निकल मिश्र धातु है जिसमें औसत 2.5 ... 3.5% निकल (कोबाल्ट के साथ), 11.5 ... 13.5% मैंगनीज, 85.0 ... 89.0% तांबा । मैंगनीज के साथ डोपिंग, साथ ही 400 डिग्री सेल्सियस पर एक विशेष गर्मी उपचार का संचालन, तापमान -100 से + 100 डिग्री सेल्सियस तक मैंगनीन प्रतिरोधकता को स्थिर करने की अनुमति देता है। मैंगनीन में तांबे के साथ एक जोड़ी थर्मो-ईएमएफ का बहुत कम मूल्य है, समय में प्रतिरोधकता की उच्च स्थिरता, जो इसे उच्चतम सटीकता वर्गों के प्रतिरोधों और विद्युत मापने वाले उपकरणों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देता है।

कॉन्स्टेंटन में मैंगनीन के समान घटक होते हैं, लेकिन विभिन्न अनुपातों में: निकल (कोबाल्ट के साथ) 39 ... 41%, मैंगनीज 1 ... 2%, तांबा 56.1 ... 59.1%। इसकी विद्युत प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर नहीं करती है।

निकरोम में लोहे पर आधारित मिश्र धातु होते हैं, जो ग्रेड, 15 ... 25% क्रोमियम, 55 ... 78% निकल, 1.5% मैंगनीज पर निर्भर करते हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक हीटिंग तत्वों के निर्माण के लिए किया जाता है, क्योंकि इन मिश्र धातुओं के रैखिक विस्तार और उनकी ऑक्साइड फिल्मों के तापमान गुणांक के करीबी मूल्यों के कारण, हवा में उच्च तापमान पर उनका अच्छा प्रतिरोध है।

उच्च प्रतिरोध के साथ मिश्र धातुओं के बीच, जो (नाइक्रोम को छोड़कर) व्यापक रूप से विभिन्न ताप तत्वों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु और क्रोम को नोट करना आवश्यक है। वे सिस्टम Fe-Cr-Al से संबंधित हैं और उनकी संरचना में 0.7% मैंगनीज, 0.6% निकल, 12 ... 15% क्रोमियम, 3.5 ... 5.5% एल्यूमीनियम और बाकी लोहा है। ये मिश्र धातु उच्च तापमान पर विभिन्न गैसीय मीडिया के प्रभाव में सतह के रासायनिक विनाश के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं।

6.1 प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 2 ए के निष्पादन की प्रक्रिया

शुरू करने से पहले, अपने आप को चित्र 11 में प्रस्तुत इंस्टॉलेशन आरेख और माप को पूरा करने के लिए आवश्यक उपकरणों से परिचित करें।

प्रयोगशाला सेटअप में एक थर्मोस्टैट होता है, जिसमें अध्ययन के तहत नमूने स्थित होते हैं, और एक मापने वाला पुल MO-62, जो वास्तविक समय में एक नमूने के प्रतिरोध को मापना संभव बनाता है। नमूनों की मजबूर शीतलन के लिए (टी\u003e 25 डिग्री सेल्सियस पर) थर्मोस्टैट पर एक प्रशंसक स्थापित किया गया है और पीछे की सतह पर एक स्पंज है। थर्मोस्टैट के दाईं ओर नमूना संख्या स्विच है।

चित्र 11 - प्रयोगशाला कार्य 2 ए की उपस्थिति और माप योजना

काम शुरू करने से पहले, "एन मल्टीप्लायर" स्विच को 0.1 या 0.01 पोजीशन पर सेट करें (जैसा कि तालिका में दर्शाया गया है), और पांच दस-दिवसीय स्विच - चरम बाईं स्थिति में वामावर्त और सुनिश्चित करें कि थर्मोस्टेट बंद हो गया है (थर्मोस्टेट के सामने के पैनल पर टॉगल स्विच) ऊपरी स्थिति में T °25 ° C), अन्यथा, डम्पर को खोलें और पंखे को चालू करें ताकि संकेत दीपक के नीचे स्थित टॉगल स्विच के साथ हो, इसे सामान्य स्थिति तक पहुंचने तक निचले स्थान पर ले जाएं, फिर पंखे को बंद कर दें।

6.1.1 नमूना संख्या को -1 पर सेट करें, उस तापमान को ठीक करना जिस पर थर्मोस्टैट पर स्थापित थर्मामीटर का उपयोग करके माप किया जाएगा; मापने वाले पुल के गुणक को 0.01 स्थिति में स्थानांतरित करें, फिर फ्रंट पैनल के ऊपरी दाईं ओर स्थित टॉगल स्विच का उपयोग करके नेटवर्क चालू करें, और नेटवर्क संकेतक प्रकाश करेगा। दशक स्विच का उपयोग करके, सुनिश्चित करें कि गैल्वेनोमीटर सुई पहली बार माप बटन "बिल्कुल" दबाकर है।

क्रमिक अनुमानों द्वारा उच्चतम दशक के साथ शुरू करने के लिए प्रतिरोध का चयन, कारक द्वारा परिणामी मूल्य को गुणा करें और इसे तालिका 3 में लिखें।

अगले पांच नमूनों के लिए माप दोहराएं, फिर गुणक को 0.1 की स्थिति में स्थानांतरित करें और 7-10 नमूनों की माप जारी रखें।

6.1.2 नमूना संख्या स्विच को उसकी मूल स्थिति में लौटें, थर्मोस्टेट की पीठ पर फ्लैप को बंद करें, थर्मोस्टेट चालू करें (फ्रंट पैनल पर स्विच पूरी तरह से नीचे है) और नमूनों को 50-70 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें, फिर थर्मोस्टेट बंद करें, फ्लैप खोलें और उत्पादन करें 10 नमूनों के प्रतिरोध की माप पैराग्राफ 6.1.1 के समान है, प्रत्येक माप के लिए इसी तापमान को रिकॉर्ड करना।

तालिका 3 में दर्ज सभी डेटा। परिणाम शिक्षक को दिखाते हैं।

6.2 कार्य प्रदर्शन के लिए प्रक्रिया 2 बी

शुरू करने से पहले, चित्रा 12 में प्रस्तुत इंस्टॉलेशन आरेख और इसके कार्यान्वयन के लिए आवश्यक उपकरणों से खुद को परिचित करें।

स्थापना में एक माप इकाई (BI) होती है, जहां + 12 V बिजली की आपूर्ति स्थित होती है, एक तापमान माप इकाई (BIT), एक थर्मोस्टेट, जिसमें नमूने स्थापित किए जाते हैं;

नमूने के मजबूर शीतलन के लिए प्रशंसक, ऑपरेटिंग मोड और तापमान के संकेत, स्विचिंग सुविधाएं (नमूना संख्या के स्विच, ऑपरेटिंग मोड, नेटवर्क पर स्विच करना, थर्मोस्टेट और मजबूर शीतलन को चालू करना), साथ ही साथ आरएलसी इकाई, वास्तविक समय में सभी नमूनों के प्रतिरोध को मापने की अनुमति देता है। ।

चित्रा 12- प्रयोगशाला कार्य 2 बी की उपस्थिति और माप योजना

नेटवर्क पर इंस्टॉलेशन पर स्विच करने से पहले, सुनिश्चित करें कि K1 नेटवर्क का पावर स्विच, मापने की इकाई के दाईं ओर स्थित है, और RLC मीटर का पावर स्विच "ऑफ़" स्थिति में है।

6.2.1 नेटवर्क आरएलसी-मीटर और माप की इकाई (बीआई) में शामिल करें।

6.2.2। K2 सही स्थिति (थर्मोस्टेट बंद) में बीआई पर टॉगल स्विच, लाल एलईडी बंद है।

6.2.3 BI ऑपरेशन मोड K4 टॉगल स्विच निचले स्थान पर है।

6.2.4 टॉगल स्विच "गुणक" - 1: 100, 1: 1 (मध्य स्थिति)।

6.2.5 पी 1 और पी 2 (नमूना संख्या) स्विच करता है - स्थिति आर 1 के लिए।

6.2.6 K3 टॉगल स्विच (पंखे पर) - ऑफ (नीचे की स्थिति)।

६.२. BI बीआई (टॉगल स्विच के १, बीआई के दाईं ओर स्थित टॉगल स्विच K1, "ऑन" पोजीशन, ग्रीन LED लाइट्स में) की बिजली आपूर्ति पर स्विच करें, टॉगल स्विच "गुणक" को १, १०० पर स्विच करें, यह सुनिश्चित करें कि नमूनों का तापमान २० के भीतर है। 25 ° से

पहले इकाई के पीछे के पैनल पर एक बटन दबाकर तापमान प्रदर्शन को पहले से चालू कर दिया गया था, अन्यथा, बीआई ढक्कन पर स्क्रू का उपयोग करके थर्मोस्टेट के ढक्कन को ऊपर उठाएं और प्रशंसक को निर्दिष्ट सीमा तक ठंडा करें।

6.2.8 आरएलसी-मीटर की शक्ति चालू करें और उस पर प्रतिरोध माप मोड का चयन करें।

6.2.9 बीआई पर "एन नमूना" स्विच का उपयोग करते हुए, वैकल्पिक रूप से कमरे के तापमान (20-25) पर 10 नमूनों के प्रतिरोध को मापें, फिर इसे अपनी मूल स्थिति में लौटाएं, तालिका 3 में डेटा दर्ज करें।

6.2.10 बीआई में थर्मोस्टेट चालू करें, स्थिति K2 "ON" (लाल एलईडी लाइट्स ऊपर) स्विच करें और 50-60 ° С तक गर्म करें, BI पर पंखा कवर बढ़ाएं और पंखे (K3 - up) को चालू करें।

6.2.11 10 नमूनों के प्रतिरोध की माप करें, इसी तरह पैराग्राफ 6.2.9, उस तापमान को ठीक करते हुए जिस पर प्रत्येक नमूने के लिए माप किया गया था। डेटा तालिका 3 में दर्ज किया जाना चाहिए। प्रारंभिक स्थिति में "एन नमूना" स्विच करें, और गुणक - मध्य स्थिति में।

6.2.12 थर्मोस्टेट को टी = 65 º º पर गर्म करना जारी रखें, पंखे के कवर को कम करें। थर्मोस्टेट बंद करें, द्वि पर स्विच K2 सही स्थिति में है (लाल एलईडी बंद है)।

6.2.13 स्विच K4 "ऑपरेशन मोड" को 2 बीआई और गुणक को स्थिति 1: 1 पर स्विच करें, पंखा कवर बढ़ाएं।

6.2.14 बारी-बारी से माप कर R1, R2, R3, R4 हर (5-10) को एक तापमान (25-30) С पर रखें और तालिका 4 में डेटा दर्ज करें। जब तापमान पहुंचता है (25-30) ℃ तो गुणक स्विच सेट करें - मध्य स्थिति में, फिर दोनों उपकरणों में नेटवर्क बंद करें। (नमूना 1-तांबा, नमूना 2- निकल, नमूना 3- निरंतर, नमूना 4- निचे क्रोम)।

रिपोर्ट में शामिल होना चाहिए:

काम का उद्देश्य;

स्थापना योजना का संक्षिप्त विवरण;

कार्य सूत्र, स्पष्टीकरण, गणना के उदाहरण;

प्रयोगात्मक परिणाम एक तालिका 1 (या तालिकाओं 3 और 4) के रूप में हैं और सिस्टम Cu-Ag और Cu-Ni के लिए मिश्र धातुओं की संरचना पर ρ और TKS की निर्भरता के दो रेखांकन, और वर्गों 6.2.13-6.2.16 के लिए - प्रतिरोध (R) पर निर्भरता टी ℃ चार नमूनों के लिए;

निष्कर्ष प्रयोगात्मक परिणामों और अनुशंसित साहित्य के अध्ययन पर आधारित हैं।

तालिका 3 - मिश्र धातु संरचना पर ρ और TKS की निर्भरता का अध्ययन

कंडक्टर की लंबाई एल = 2 मीटर; अनुभाग एस = 0.053 माइक्रोन।
;
.

तालिका 4 तापमान पर नमूना प्रतिरोध की निर्भरता का अध्ययन

साहित्य

1 पसिनकोव वी.वी., सोरोकिन वी.एस. इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग की सामग्री: पाठ्यपुस्तक। - दूसरा एड। - एम।: उच्चतर। स्कूल।, 1986। - 367 पी।

विद्युत सामग्री की 2 पुस्तिका / एड। वाई कोरित्सकी, वी.वी. पसिनकोवा, बी.एम. Tareeva। - एम ।: एनरोगिज़डैट, 1988. वी ।3।

3 इंस्ट्रूमेंटेशन और स्वचालन में सामग्री। हैंडबुक / एड। YM पायटिना, - एम ।: मैशिनोस्ट्रोनी, 1982।

4 बोंडरेंको जी.जी., काबानोवा टी.ए., रयबल्को वी.वी. सामग्री विज्ञान.- एम ।: यूराट पब्लिशिंग हाउस, 2012. 359 पी।

ρ · 10 2, TKS · 10 3,

mohm · m 1 / hail

एजी 100 80 60 40 20 0

Cu 0 20 40 60 80 100

ρ · 10, TKS,

mohm · m 1 / hail।

Cu 100 80 60 40 20 0

नी 0 20 40 60 80 100

शिक्षक के लिए अनुसूची - किरशिना I.A. - Assoc।, Ph.D.

लगभग सभी सामग्रियों का विद्युत प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है। इस निर्भरता की प्रकृति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग है।

एक क्रिस्टलीय संरचना वाले धातुओं में, आवेश वाहक के रूप में इलेक्ट्रॉनों का मुक्त मार्ग क्रिस्टल के जाल के स्थलों पर स्थित आयनों के साथ उनकी टक्करों तक सीमित होता है। टक्करों में, इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा को जाली में स्थानांतरित किया जाता है। प्रत्येक टक्कर के बाद, इलेक्ट्रॉनों, विद्युत क्षेत्र बलों की कार्रवाई के तहत, फिर से गति उठाते हैं और निम्नलिखित टक्करों के दौरान क्रिस्टल जाली के आयनों को अधिग्रहीत ऊर्जा देते हैं, जिससे उनके कंपन में वृद्धि होती है, जिससे पदार्थ के तापमान में वृद्धि होती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों को गर्मी में विद्युत ऊर्जा के रूपांतरण में मध्यस्थ के रूप में माना जा सकता है। तापमान में वृद्धि एक पदार्थ के कणों की अराजक तापीय गति में वृद्धि के साथ होती है, जो उनके साथ इलेक्ट्रॉनों के टकराव की संख्या में वृद्धि की ओर जाता है और इलेक्ट्रॉनों के क्रमबद्ध आंदोलन को बाधित करता है।

अधिकांश धातुओं के लिए, ऑपरेटिंग तापमान के भीतर, प्रतिरोधकता रैखिक रूप से बढ़ जाती है।

जहाँ और - प्रारंभिक और अंतिम तापमान पर विशिष्ट प्रतिरोध;

- इस धातु गुणांक के लिए स्थिर, प्रतिरोध का तापमान गुणांक (टीकेएस) कहा जाता है;

T1i T2 - प्रारंभिक और अंतिम तापमान।

दूसरे प्रकार के कंडक्टरों के लिए, तापमान में वृद्धि से उनके आयनीकरण में वृद्धि होती है, इसलिए, इस प्रकार के कंडक्टरों का टीकेएस नकारात्मक है।

पदार्थों की प्रतिरोधकता और उनके टीकेएस के मूल्य संदर्भ पुस्तकों में दिए गए हैं। आमतौर पर, प्रतिरोधकता मान आमतौर पर +20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर दिया जाता है।

कंडक्टर प्रतिरोध अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है

आर 2 = आर 1
(2.1.2)

टास्क 3 का उदाहरण

तांबे के तार दो-तार संचरण लाइन का प्रतिरोध + 20 ° C और +40 ° C पर निर्धारित करें, यदि तार क्रॉस-सेक्शन L =

120 मिमी और लाइन की लंबाई l = 10 किमी है।

निर्णय

संदर्भ तालिकाओं के अनुसार हम प्रतिरोधकता पाते हैं तांबे पर + 20 डिग्री सेल्सियस और प्रतिरोध का तापमान गुणांक :

= 0,0175 ओम मिमी / /; = 0.004 डिग्री .

सूत्र आर = द्वारा T1 = +20 ° C पर तार के प्रतिरोध का निर्धारण करें , लाइन के आगे और पीछे के तारों की लंबाई:

आर 1 = 0, 0175
2 = 2.917 ओम।

+ 40 ° C के तापमान पर तारों का प्रतिरोध हमें सूत्र द्वारा प्राप्त होता है (2.1.2)

आर 2 = 2.917 = 3.15 ओम।

कार्य

लंबाई एल के साथ हवा तीन-तार लाइन एक तार के साथ बनाई गई है, जिसका चिह्न तालिका 2.1 में दिया गया है। दिए गए उदाहरण का उपयोग करके और तालिका २.१ में दिए गए डेटा के साथ विकल्प का चयन करके "?" द्वारा दर्शाए गए मूल्य को खोजना आवश्यक है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि समस्या, उदाहरण के विपरीत, एकल तार लाइन से जुड़े गणना के लिए प्रदान करती है। बिना तार के ग्रेड में, पत्र तार की सामग्री को इंगित करता है (ए - एल्यूमीनियम; एम - तांबा), और संख्या - तार के पार अनुभाग मेंमिमी .

तालिका 2.1

विषय की सामग्री का अध्ययन परीक्षण नंबर 2 (टीओई-) के साथ काम के साथ समाप्त होता है

ETM / PM "और नंबर 3 (TOE - ETM / IM)

कंडक्टर पार्टिकल्स (अणु, परमाणु, आयन) जो करंट के निर्माण में शामिल नहीं होते हैं वे थर्मल मोशन में होते हैं, और एक करंट बनाने वाले पार्टिकल्स एक साथ थर्मल और एक इलेक्ट्रिक फील्ड की कार्रवाई के तहत दिशात्मक आंदोलनों में होते हैं। इसके कारण, कणों के बीच जो वर्तमान बनाते हैं, और जो कण इसके गठन में शामिल नहीं होते हैं, उनमें कई टकराव होते हैं, जिसमें पहले वर्तमान स्रोत ऊर्जा का एक हिस्सा उनके द्वारा दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है। अधिक टक्कर, वर्तमान बनाने वाले कणों के क्रमबद्ध आंदोलन की गति को धीमा कर देती है। जैसा कि सूत्र से देखा जा सकता है मैं = enνS, गति में कमी से वर्तमान में कमी होती है। एम्परेज को कम करने के लिए कंडक्टर की संपत्ति को चिह्नित करने वाली स्केलर मात्रा को कहा जाता है कंडक्टर प्रतिरोध।  ओम के नियम के सूत्र से, प्रतिरोध ओम - कंडक्टर का प्रतिरोध, जिसमें बल द्वारा वर्तमान प्राप्त किया जाता है 1 ए  1 में कंडक्टर के सिरों पर एक वोल्टेज पर।

कंडक्टर का प्रतिरोध इसकी लंबाई एल, क्रॉस सेक्शन एस और सामग्री पर निर्भर करता है, जिसे प्रतिरोधकता की विशेषता है कंडक्टर जितना लंबा होता है, उतने ही अधिक समय में कणों की टकराहट होती है जो कणों का निर्माण करती है, इसके गठन में भाग नहीं लेने वाले कणों के साथ, और इसलिए कंडक्टर का प्रतिरोध जितना अधिक होगा। कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन जितना छोटा होता है, उतने ही अधिक कणों का प्रवाह होता है जो एक करंट बनाते हैं, और जितनी बार वे कणों से टकराते हैं, इसके गठन में भाग नहीं लेते हैं, और इसलिए कंडक्टर का प्रतिरोध जितना अधिक होता है।

एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, टक्कर के बीच एक धारा बनाने वाले कण तेजी से आगे बढ़ते हैं, जिससे क्षेत्र ऊर्जा के कारण उनकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। जब कणों से टकराते हैं जो एक धारा नहीं बनाते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा का एक हिस्सा उन्हें स्थानांतरित करते हैं। नतीजतन, कंडक्टर की आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है, जो बाहरी रूप से इसके हीटिंग में प्रकट होती है। विचार करें कि क्या गर्म होने पर कंडक्टर का प्रतिरोध बदल जाता है।

विद्युत सर्किट में स्टील के तार (तार, छवि। 81, ए) का तार होता है। सर्किट बंद होने से, हम तार को गर्म करना शुरू कर देंगे। जितना अधिक हम इसे गर्म करते हैं, उतना कम एम्परेज दिखाता है। इसकी कमी इस तथ्य के कारण है कि जब धातुओं को गर्म किया जाता है, तो उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है। तो, जब यह बंद होता है तो एक हल्के बल्ब बालों का प्रतिरोध लगभग होता है 20 ओमइसे जलाते समय (2900 ° C) - 260 ओम। जब किसी धातु को गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों की ऊष्मीय गति और क्रिस्टल जाली में आयनों के दोलन की दर बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप आयनों के साथ एक धारा बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों के टकराने की संख्या बढ़ जाती है। यह कंडक्टर प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनता है *। धातुओं में, नॉनफ्री इलेक्ट्रॉनों को आयनों से बहुत मजबूती से जोड़ा जाता है, इसलिए, जब धातुओं को गर्म किया जाता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या लगभग अपरिवर्तित रहती है।

* (इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के आधार पर, तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता के सटीक कानून को प्राप्त करना असंभव है। इस तरह के कानून को क्वांटम सिद्धांत द्वारा स्थापित किया गया है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन को तरंग गुणों वाले कण के रूप में माना जाता है, और इलेक्ट्रॉन तरंगों के प्रसार की प्रक्रिया के रूप में एक धातु के माध्यम से एक चालन इलेक्ट्रॉन की गति होती है, जिसकी लंबाई डी ब्रोगली संबंध द्वारा निर्धारित की जाती है।)

प्रयोगों से पता चलता है कि जब विभिन्न पदार्थों के संवाहकों का तापमान समान डिग्री से बदलता है, तो उनका प्रतिरोध असमान रूप से भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, यदि तांबे के कंडक्टर में प्रतिरोध था 1 ओमफिर गर्म करने पर 1 ° से  उसके पास प्रतिरोध होगा 1,004 ओमऔर टंगस्टन - 1,005 ओम अपने तापमान पर एक कंडक्टर के प्रतिरोध की निर्भरता को चिह्नित करने के लिए, एक मात्रा पेश की जाती है, जिसे प्रतिरोध का तापमान गुणांक कहा जाता है। 1 ओम में कंडक्टर के प्रतिरोध में परिवर्तन से मापी गई एक स्केलर मात्रा, 0 ° C पर ली गई, इसके तापमान में 1 ° C से परिवर्तन से, प्रतिरोध α का तापमान गुणांक कहा जाता है। तो, टंगस्टन के लिए, यह गुणांक बराबर है 0.005 डिग्री -1तांबे के लिए - 0.004 डिग्री -1।  प्रतिरोध का तापमान गुणांक तापमान पर निर्भर करता है। धातुओं के लिए, यह तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है। एक छोटे से तापमान सीमा के साथ, यह इस सामग्री के लिए स्थिर माना जाता है।

हम एक सूत्र प्राप्त करते हैं जो कंडक्टर के प्रतिरोध की गणना करता है, इसके तापमान को ध्यान में रखता है। मान लिया कि आर ०  - कंडक्टर प्रतिरोध पर 0 ° Cजब गर्म हो 1 ° से  इससे वृद्धि होगी αR 0, और गर्म होने पर टी °  - पर αRt °  और बन जाता है आर = आर 0 + αR 0 टी °या

तापमान पर धातुओं के प्रतिरोध की निर्भरता को ध्यान में रखा जाता है, उदाहरण के लिए, बिजली के हीटरों के लिए सर्पिल के निर्माण में, लैंप: सर्पिल तार की लंबाई और स्वीकार्य एम्परेज को गर्म स्थिति में उनके प्रतिरोध से गणना की जाती है। तापमान पर धातुओं के प्रतिरोध की निर्भरता का उपयोग प्रतिरोध थर्मामीटर में किया जाता है, जिसका उपयोग ताप इंजन, गैस टर्बाइन, ब्लास्ट फर्नेस में धातु आदि के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। इस थर्मामीटर में एक पतली प्लैटिनम (निकेल, आयरन) सर्पिल घाव होता है जो चीनी मिट्टी के बरतन से बना होता है। एक सुरक्षात्मक मामले में। इसके सिरों को एक विद्युत सर्किट में एक एमीटर के साथ शामिल किया जाता है, जिसके पैमाने को डिग्री में स्नातक किया जाता है। जब हेलिक्स को गर्म किया जाता है, तो सर्किट में धारा कम हो जाती है, जिससे एमीटर सुई चलती है, जो तापमान दिखाती है।

इस क्षेत्र के प्रतिरोध का व्युत्क्रम, श्रृंखला कहा जाता है विद्युत चालन चालक  (विद्युत चालकता)। कंडक्टर की चालकता कंडक्टर की चालकता जितनी अधिक होती है, उसका प्रतिरोध उतना ही कम होता है और बेहतर होता है जो वर्तमान को संचालित करता है। चालकता इकाई का नाम   कंडक्टर प्रतिरोध 1 ओम  यह कहा जाता है सीमेंस।

घटते तापमान के साथ धातुओं का प्रतिरोध घटता जाता है। लेकिन धातु और मिश्र धातुएं हैं, जिनमें से प्रत्येक धातु और मिश्र धातु के लिए निर्धारित कम कूद पर प्रतिरोध अचानक कम हो जाता है और गायब हो जाता है - लगभग शून्य (अंजीर। 81, बी)। आ रहा है अतिचालकता - कंडक्टर का व्यावहारिक रूप से कोई प्रतिरोध नहीं है, और एक बार इसमें मौजूद करंट लंबे समय तक मौजूद रहता है, जबकि कंडक्टर सुपरकंडक्टिविटी तापमान पर होता है (प्रयोगों में से एक में वर्तमान को एक वर्ष से अधिक समय तक देखा गया था)। जब सुपरकंडक्टर के माध्यम से एक करंट पास किया जाता है 1200 ए / मिमी 2  गर्मी की कोई रिहाई नहीं देखी गई थी। मोनोवालेंट धातुएं, जो वर्तमान के सबसे अच्छे संवाहक हैं, अति-निम्न तापमान तक उस अतिचालक अवस्था में नहीं गुजरती हैं जिस पर प्रयोग किए गए थे। उदाहरण के लिए, इन प्रयोगों में, तांबे को ठंडा किया गया था 0,0156 ° K,  सोना - को 0.0204 ° के।  यदि साधारण तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी के साथ मिश्र धातु प्राप्त करना संभव था, तो यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के लिए बहुत महत्व का होगा।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, अतिचालकता का मुख्य कारण बाध्य इलेक्ट्रॉन जोड़े का गठन है। मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बीच अतिचालकता के तापमान पर, विनिमय बल कार्य करना शुरू कर देते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों को बाध्य इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाने होते हैं। बाध्य इलेक्ट्रॉन जोड़े से इस तरह के एक इलेक्ट्रॉन गैस में साधारण इलेक्ट्रॉन गैस की तुलना में अलग गुण होते हैं - यह जाली साइटों के बारे में घर्षण के बिना एक सुपरकंडक्टर में चलता है।