किसी भी विद्युत प्रवाहकीय सामग्री की विशेषताओं में से एक तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता है। यदि यह एक ग्राफ के रूप में दर्शाया जाता है जहां ऊर्ध्वाधर अक्ष पर समय अंतराल (टी) को चिह्नित किया जाता है और ऊर्ध्वाधर अक्ष पर ओमिक प्रतिरोध (आर) का मान होता है, तो हमें एक टूटी हुई रेखा मिलती है। तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता में तीन खंड होते हैं। पहली थोड़ी सी गर्मी से मेल खाती है - इस समय प्रतिरोध बहुत कम बदलता है। यह एक निश्चित बिंदु तक होता है, जिसके बाद ग्राफ पर रेखा तेजी से ऊपर जाती है - यह दूसरा खंड है। तीसरा, अंतिम घटक एक सीधी रेखा है, उस बिंदु से ऊपर की ओर जा रहा है जिस पर वृद्धि आर रुकी थी, जो क्षैतिज अक्ष पर अपेक्षाकृत छोटे कोण पर थी।

इस ग्राफ का भौतिक अर्थ इस प्रकार है: कंडक्टर के तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता को सरल के रूप में वर्णित किया जाता है जब तक कि हीटिंग मूल्य इस सामग्री की एक निश्चित मूल्य विशेषता से अधिक न हो। हमें एक सार उदाहरण देते हैं: यदि + 10 ° C के तापमान पर किसी पदार्थ का प्रतिरोध 10 ओम है, तो 40 ° C तक R का मान व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है, माप त्रुटि की सीमा के भीतर शेष है। लेकिन पहले से ही 41 डिग्री सेल्सियस पर 70 ओम तक प्रतिरोध का उछाल होगा। यदि आगे तापमान में वृद्धि बंद नहीं होती है, तो प्रत्येक क्रमिक डिग्री के लिए 5 अतिरिक्त ओम होंगे।

यह संपत्ति विभिन्न विद्युत उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, इसलिए तांबे पर डेटा को सबसे आम सामग्रियों में से एक के रूप में देना स्वाभाविक है, इसलिए प्रत्येक अतिरिक्त डिग्री के लिए तांबे के कंडक्टर को गर्म करने से प्रतिरोध में एक विशिष्ट मूल्य से आधे प्रतिशत की वृद्धि होती है (संदर्भ तालिकाओं में पाया जा सकता है) 20 डिग्री सेल्सियस, 1 वर्ग मीटर के एक खंड के साथ 1 मीटर लंबाई)।

जब एक धातु कंडक्टर दिखाई देता है, तो एक विद्युत प्रवाह दिखाई देता है - एक चार्ज के साथ प्राथमिक कणों का निर्देशित आंदोलन। धातु के नोड्स में स्थित आयन लंबे समय तक अपनी बाहरी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों को रखने में सक्षम नहीं होते हैं, इसलिए वे एक नोड से दूसरे तक सामग्री की मात्रा में स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ते हैं। यह अराजक आंदोलन बाहरी ऊर्जा - गर्मी के कारण होता है।

हालांकि आंदोलन का तथ्य स्पष्ट है, यह दिशात्मक नहीं है, इसलिए इसे वर्तमान के रूप में नहीं माना जाता है। जब एक विद्युत क्षेत्र प्रकट होता है, तो इलेक्ट्रॉन इसके विन्यास के अनुसार उन्मुख होते हैं, जिससे दिशात्मक गति बनती है। लेकिन चूंकि थर्मल प्रभाव कहीं गायब नहीं हुआ है, इसलिए यादृच्छिक रूप से गतिशील कण दिशात्मक क्षेत्रों से टकराते हैं। तापमान पर धातुओं के प्रतिरोध की निर्भरता वर्तमान के पारित होने के साथ हस्तक्षेप की भयावहता को दर्शाती है। तापमान जितना अधिक होगा, कंडक्टर का आर उतना ही अधिक होगा।

स्पष्ट निष्कर्ष: हीटिंग की डिग्री को कम करने से आप प्रतिरोध को कम कर सकते हैं। (लगभग 20 ° K) किसी पदार्थ की संरचना में कणों की तापीय अराजक गति में महत्वपूर्ण कमी की विशेषता है।

प्रवाहकीय सामग्री की विचारशील संपत्ति को इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में व्यापक आवेदन मिला है। उदाहरण के लिए, तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सेंसर में किया जाता है। किसी भी सामग्री के लिए इसके मूल्य को जानते हुए, आप एक थर्मिस्टर बना सकते हैं, इसे एक डिजिटल या एनालॉग रीडर से जोड़ सकते हैं, पैमाने के उपयुक्त स्नातक स्तर की पढ़ाई कर सकते हैं और एक विकल्प के रूप में उपयोग कर सकते हैं। अधिकांश आधुनिक थर्मल सेंसर इस सिद्धांत पर आधारित हैं, क्योंकि विश्वसनीयता अधिक है और डिजाइन सरल है।

इसके अलावा, तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता इलेक्ट्रिक मोटर्स की विंडिंग के हीटिंग की गणना करना संभव बनाती है।

ऐसी विभिन्न परिस्थितियां हैं जिनके तहत वाहक कुछ सामग्रियों से गुजरते हैं। और विद्युत प्रवाह के प्रभार पर सीधा प्रभाव प्रतिरोध है, जो पर्यावरण पर निर्भर है। विद्युत प्रवाह के प्रवाह को बदलने वाले कारकों में तापमान शामिल है। इस लेख में हम तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता पर विचार करेंगे।

धातुओं

तापमान धातुओं को कैसे प्रभावित करता है? इस निर्भरता का पता लगाने के लिए, निम्नलिखित प्रयोग किया गया था: एक बैटरी, एक एमीटर, एक तार और एक मशाल एक-दूसरे से तारों की मदद से जुड़े होते हैं। फिर सर्किट में वर्तमान रीडिंग को मापना आवश्यक है। रीडिंग लेने के बाद, टॉर्च को तार पर लाएं और इसे गर्म करें। जब गर्म तार को देखा जा सकता है कि प्रतिरोध बढ़ जाता है, और धातु की चालकता कम हो जाती है।

1. धातु का तार
2. बैटरी
3. एम्मीटर

निर्भरता संकेत और सूत्रों द्वारा उचित है:

इन सूत्रों से यह पता चलता है कि कंडक्टर का R सूत्र द्वारा निर्धारित किया गया है:

तापमान पर धातुओं के प्रतिरोध की निर्भरता का एक उदाहरण वीडियो में दिया गया है:

आपको अतिचालकता जैसे गुणों पर भी ध्यान देने की आवश्यकता है। यदि परिवेश की स्थिति सामान्य है, तो शीतलन द्वारा, कंडक्टर अपने प्रतिरोध को कम करते हैं। नीचे दिया गया ग्राफ़ दिखाता है कि पारा में तापमान और प्रतिरोधकता कैसे निर्भर करती है।

सुपरकंडक्टिविटी एक घटना है जो तब होती है जब सामग्री महत्वपूर्ण तापमान (केल्विन शून्य के करीब) तक पहुंच जाती है, जिस पर प्रतिरोध तेजी से शून्य तक गिर जाता है।

गैस

गैसें ढांकता हुआ की भूमिका निभाती हैं और विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं कर सकती हैं। और इसके गठन के लिए, आवेश वाहकों की आवश्यकता होती है। उनकी भूमिका आयनों द्वारा निभाई जाती है, और वे बाहरी कारकों के प्रभाव के कारण उत्पन्न होती हैं।

उदाहरण के आधार पर निर्भरता पर विचार किया जा सकता है। प्रयोग के लिए, पिछले प्रयोग के समान निर्माण का उपयोग किया जाता है, केवल कंडक्टरों को धातु प्लेटों के साथ बदल दिया जाता है। उनके बीच एक छोटी सी जगह होनी चाहिए। एमीटर को बिना किसी करंट के संकेत देना चाहिए। बर्नर को प्लेटों के बीच रखने पर, उपकरण गैस के माध्यम से गुजरने वाले वर्तमान को इंगित करेगा।

नीचे गैस डिस्चार्ज की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं का एक ग्राफ है, जहां यह देखा जा सकता है कि प्रारंभिक चरण में आयनीकरण में वृद्धि बढ़ जाती है, फिर वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता अपरिवर्तित रहती है (जैसे कि वोल्टेज बढ़ता है, वर्तमान समान रहता है) और वर्तमान में एक तेज वृद्धि होती है जो ढांकता हुआ परत टूटने की ओर जाता है। ।

व्यवहार में गैसों की चालकता पर विचार करें। गैसों में विद्युत प्रवाह के प्रवाह का उपयोग फ्लोरोसेंट लैंप और लैंप में किया जाता है। इस मामले में, कैथोड और एनोड, दो इलेक्ट्रोड एक फ्लास्क में रखे जाते हैं, जिसके अंदर एक अक्रिय गैस होती है। ऐसी घटना गैस पर कैसे निर्भर करती है? जब दीपक चालू होता है, तो दो तंतुओं को गर्म किया जाता है, और थर्मोइलेक्ट्रोनिक उत्सर्जन बनाया जाता है। फ्लास्क के अंदर फॉस्फर से ढका होता है, जो हमारे द्वारा देखे जाने वाले प्रकाश का उत्सर्जन करता है। पारा फॉस्फोर पर कैसे निर्भर करता है? पारा वाष्प, जब इलेक्ट्रॉनों ने उन पर बमबारी की, अवरक्त विकिरण बनाते हैं, जो बदले में प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं।

यदि आप कैथोड और एनोड के बीच वोल्टेज लागू करते हैं, तो गैसों की एक चालकता है।

तरल पदार्थ

एक तरल में वर्तमान कंडक्टर आयनों और उद्धरण हैं जो एक विद्युत बाहरी क्षेत्र के कारण चलते हैं। इलेक्ट्रॉन थोड़ी चालकता प्रदान करते हैं। तरल पदार्थों में तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता पर विचार करें।

1. इलेक्ट्रोलाइट
2. बैटरी
3. एम्मीटर

हीटिंग पर इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रभाव की निर्भरता सूत्र द्वारा निर्धारित की गई है:

जहां एक ऋणात्मक तापमान गुणांक है।

कैसे आर हीटिंग पर निर्भर करता है (टी) नीचे ग्राफ में दिखाया गया है:

बैटरी और बैटरी चार्ज करते समय इस तरह के रिश्ते को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

अर्धचालकों

और अर्धचालक में हीटिंग पर प्रतिरोध कैसे निर्भर करता है? शुरू करने के लिए, चलिए थर्मिस्टर्स के बारे में बात करते हैं। ये ऐसे उपकरण हैं जो गर्मी के प्रभाव में अपने विद्युत प्रतिरोध को बदलते हैं। प्रतिरोधों (TKS) का यह अर्धचालक तापमान गुणांक धातुओं की तुलना में बहुत अधिक है। दोनों सकारात्मक और नकारात्मक कंडक्टर, उनकी कुछ विशेषताएं हैं।

कहां: 1 टीकेएस शून्य से कम है; 2 - टीकेएस शून्य से अधिक है।

थर्मिस्टर्स जैसे कंडक्टर काम करना शुरू करने के लिए, वे I - V विशेषता पर किसी भी बिंदु के आधार के रूप में लेते हैं:

• यदि तत्व का तापमान शून्य से कम है, तो ऐसे कंडक्टर रिले के रूप में उपयोग किए जाते हैं;
• बदलते वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए, साथ ही साथ तापमान और वोल्टेज, रैखिक अनुभाग का उपयोग करें।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण की जांच और माप करते समय थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जाता है, जिसे अल्ट्राहैघ आवृत्तियों पर किया जाता है। इस वजह से, इन कंडक्टरों का उपयोग अग्नि अलार्म, गर्मी परीक्षण और बल्क ठोस और तरल पदार्थों के उपयोग को नियंत्रित करने जैसी प्रणालियों में किया जाता है। वे थर्मिस्टर्स, जिनमें टीकेएस शून्य से कम है, का उपयोग शीतलन प्रणालियों में किया जाता है।

अब थर्मोइलेमेंट्स के बारे में थर्मोबेलेमेंट्स पर सीबेक का प्रभाव कैसे पड़ता है? निर्भरता यह है कि इस तरह के कंडक्टर इस घटना के आधार पर कार्य करते हैं। जब गर्म होने पर जंक्शन का तापमान बढ़ जाता है, तो बंद सर्किट के जंक्शन पर एक ईएमएफ दिखाई देता है। इस प्रकार, उनकी निर्भरता प्रकट होती है और थर्मल ऊर्जा बिजली में परिवर्तित हो जाती है। प्रक्रिया को पूरी तरह से समझने के लिए, मैं कैसे पर हमारे निर्देशों का अध्ययन करने की सलाह देता हूं

कई धातुएं, उदाहरण के लिए, जैसे तांबा, एल्यूमीनियम, चांदी, उनकी संरचना में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण विद्युत प्रवाह के प्रवाहकत्त्व की संपत्ति है। इसके अलावा, धातुओं में वर्तमान के लिए कुछ प्रतिरोध है, और प्रत्येक का अपना है। एक धातु का प्रतिरोध दृढ़ता से उसके तापमान पर निर्भर करता है।

आप यह समझ सकते हैं कि धातु का प्रतिरोध तापमान पर कैसे निर्भर करता है, यदि आप कंडक्टर का तापमान बढ़ाते हैं, उदाहरण के लिए, 0 से t2x C के क्षेत्र में। कंडक्टर तापमान बढ़ने के साथ, इसका प्रतिरोध भी बढ़ जाता है। इसके अलावा, यह निर्भरता लगभग रैखिक है।

एक भौतिक दृष्टिकोण से, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोध में वृद्धि को क्रिस्टल जाली के नोड्स के दोलनों के आयाम में वृद्धि से समझाया जा सकता है, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों के पारित होने को और अधिक कठिन बनाता है, अर्थात, विद्युत प्रवाह के प्रतिरोध में वृद्धि होती है।

ग्राफ को देखते हुए आप देख सकते हैं कि t1 में धातु की तुलना में बहुत कम प्रतिरोध है, उदाहरण के लिए, t2 पर। तापमान में और कमी के साथ, आप बिंदु t0 पर आ सकते हैं, जहां कंडक्टर का प्रतिरोध लगभग शून्य के बराबर होगा। बेशक, उसका प्रतिरोध शून्य नहीं हो सकता है, लेकिन केवल उसके लिए जाता है। इस बिंदु पर, कंडक्टर एक सुपरकंडक्टर बन जाता है। सुपरकंडक्टर्स को मजबूत मैग्नेट में घुमावदार के रूप में उपयोग किया जाता है। व्यवहार में, यह बिंदु पूर्ण शून्य के क्षेत्र में बहुत आगे है, और इस अनुसूची के अनुसार इसे निर्धारित करना असंभव है।

इस ग्राफ के लिए, आप समीकरण लिख सकते हैं

इस समीकरण का उपयोग करके, आप किसी भी तापमान पर कंडक्टर के प्रतिरोध का पता लगा सकते हैं। यहां हमें ग्राफ में पहले प्राप्त बिंदु t0 की आवश्यकता है। किसी विशेष सामग्री के लिए इस बिंदु पर तापमान को जानना, और तापमान t1 और t2, हम प्रतिरोध पा सकते हैं।

तापमान के साथ प्रतिरोध में परिवर्तन का उपयोग किसी भी इलेक्ट्रिक मशीन में किया जाता है जहां घुमावदार तक सीधी पहुंच संभव नहीं है। उदाहरण के लिए, एक अतुल्यकालिक मोटर में, स्टेटर प्रतिरोध को शुरुआती समय में और उस समय पर जानना पर्याप्त होता है जब इंजन चल रहा हो। सरल गणनाओं द्वारा, इंजन के तापमान को निर्धारित करना संभव है, जो उत्पादन में स्वचालित रूप से किया जाता है।

« भौतिकी - ग्रेड 10

किस भौतिक मात्रा को प्रतिरोध कहा जाता है
धातु कंडक्टर के प्रतिरोध पर क्या और कैसे निर्भर करता है?

विभिन्न पदार्थों में अलग प्रतिरोधकता होती है। क्या प्रतिरोध कंडक्टर की स्थिति पर निर्भर करता है? इसके तापमान से? जवाब अनुभव देना चाहिए।

यदि आप स्टील के तार के माध्यम से बैटरी से करंट पास करते हैं, और फिर इसे बर्नर की लौ में गर्म करना शुरू करते हैं, तो एमीटर वर्तमान में कमी दिखाएगा। इसका मतलब है कि जैसे-जैसे तापमान बदलता है, कंडक्टर का प्रतिरोध बदलता है।

यदि 0 ° С के बराबर तापमान पर, कंडक्टर का प्रतिरोध R 0 के बराबर है, और तापमान t पर यह R के बराबर है, तो प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन, जैसा कि अनुभव दिखाता है, तापमान t में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक है:

आनुपातिकता α के गुणांक को प्रतिरोध का तापमान गुणांक कहा जाता है।

प्रतिरोध का तापमान गुणांक  - कंडक्टर के प्रतिरोध में उसके तापमान में परिवर्तन के सापेक्ष परिवर्तन के अनुपात के बराबर मूल्य।

यह तापमान पर किसी पदार्थ के प्रतिरोध की निर्भरता की विशेषता है।

प्रतिरोध का तापमान गुणांक संख्यात्मक रूप से 1 K (1 ° C) से गर्म होने पर कंडक्टर के प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर होता है।

सभी धातु कंडक्टर के लिए, गुणांक α\u003e 0 और तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है। यदि तापमान परिवर्तन अंतराल छोटा है, तो तापमान गुणांक को इस तापमान सीमा में इसके औसत मूल्य के बराबर और बराबर माना जा सकता है। शुद्ध धातु

इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिरोध में वृद्धि नहीं होती है, लेकिन घट जाती है। उनके लिए α< 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α = -0,02 К -1 .

जब कंडक्टर को गर्म किया जाता है, तो इसके ज्यामितीय आयाम थोड़े बदल जाते हैं। कंडक्टर प्रतिरोध मुख्य रूप से इसकी प्रतिरोधकता में परिवर्तन के कारण भिन्न होता है। यदि आप मानों को स्थानापन्न करने के सूत्र (16.1) में तापमान पर इस प्रतिरोधकता की निर्भरता पा सकते हैं गणना निम्न परिणाम की ओर ले जाती है:

ρ \u003d ρ 0 (१ + αt), या ρ \u003d ρ ० (१ + αΔТ), (१६.२)

जहां whereT निरपेक्ष तापमान में परिवर्तन है।

चूंकि कंडक्टर के तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है, इसलिए हम यह मान सकते हैं कि कंडक्टर की प्रतिरोधकता रैखिक रूप से तापमान पर निर्भर करती है (चित्र। 16.2)।

प्रतिरोध में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि बढ़ते तापमान के साथ क्रिस्टल जाली के नोड्स में आयनों के दोलनों का आयाम बढ़ जाता है, इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉन गति की दिशा को खोते हुए, उनके साथ अधिक बार टकराते हैं। हालांकि गुणांक एक छोटा है, लेकिन हीटिंग उपकरणों के मापदंडों की गणना करते समय तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता को ध्यान में रखना बिल्कुल आवश्यक है। इस प्रकार, एक गरमागरम दीपक के टंगस्टन फिलामेंट का प्रतिरोध बढ़ जाता है जब 10 से अधिक बार हीटिंग के कारण वर्तमान इसके माध्यम से गुजरता है।

कुछ मिश्र धातुओं में, उदाहरण के लिए, एक तांबा-निकल मिश्र धातु (कॉन्स्टेंटिन) में, प्रतिरोध का तापमान गुणांक बहुत छोटा है: α ≈ 10 -5 K -1; कॉन्स्टेंटाइन प्रतिरोधकता बड़ी है: ρ 6 10 -6, m। इस तरह के मिश्र उपकरणों को मापने के लिए संदर्भ प्रतिरोधों और अतिरिक्त प्रतिरोधों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, अर्थात्, उन मामलों में जहां यह आवश्यक है कि प्रतिरोध तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ उल्लेखनीय रूप से नहीं बदलता है।

ऐसे धातु भी हैं, उदाहरण के लिए, निकल, टिन, प्लैटिनम, आदि, जिनका तापमान गुणांक बहुत अधिक है: α -1 10 -3 K -1। तापमान पर उनके प्रतिरोध की निर्भरता का उपयोग तापमान को मापने के लिए किया जा सकता है, जिसे अंदर किया जाता है प्रतिरोध थर्मामीटर.

तापमान पर आधारित उपकरण अर्धचालक पदार्थों से बने उपकरणों पर आधारित होते हैं, - thermistors। उन्हें प्रतिरोध के एक बड़े तापमान गुणांक (धातुओं की तुलना में दस गुना अधिक) की विशेषता है, समय के साथ विशेषताओं की स्थिरता। थर्मिस्टर्स का नाममात्र प्रतिरोध धातु प्रतिरोध थर्मामीटर की तुलना में काफी अधिक है, यह आमतौर पर 1, 2, 5, 10, 15 और 30 kΩ है।

आमतौर पर, प्लैटिनम तार को एक प्रतिरोध थर्मामीटर के मुख्य काम करने वाले तत्व के रूप में लिया जाता है, तापमान पर इसकी निर्भरता अच्छी तरह से जानी जाती है। तापमान में परिवर्तन को तार के प्रतिरोध में परिवर्तन से आंका जाता है, जिसे मापा जा सकता है। इस तरह के थर्मामीटर बहुत कम और बहुत अधिक तापमान माप सकते हैं जब साधारण तरल थर्मामीटर अनुपयुक्त होते हैं।

अतिचालकता।

घटते तापमान के साथ धातुओं का प्रतिरोध घटता जाता है। जब तापमान पूर्ण शून्य हो जाता है तो क्या होता है?

1911 में, डच भौतिक विज्ञानी एक्स। कामेरलिंग सिंह ने एक उल्लेखनीय घटना की खोज की - अतिचालकता। उन्होंने पाया कि जब पारा तरल हीलियम में ठंडा हो जाता है, तो इसका प्रतिरोध शुरू में धीरे-धीरे बदलता है, और फिर 4.1 K के तापमान पर यह बहुत तेजी से शून्य तक गिर जाता है (चित्र 16.3)।

एक महत्वपूर्ण तापमान पर शून्य कंडक्टर प्रतिरोध के गिरने की घटना को कहा जाता है अतिचालकता.

कामेरलिंग ओन्स की खोज, जिसके लिए 1913 में उन्हें नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था, जिससे कम तापमान पर पदार्थों के गुणों का अध्ययन किया गया था। बाद में कई अन्य सुपरकंडक्टर्स की खोज की गई।

कई धातुओं और मिश्र धातुओं की अतिचालकता बहुत कम तापमान पर देखी जाती है - जो लगभग 25 K पर शुरू होती है। संदर्भ तालिका कुछ पदार्थों के अतिचालक अवस्था में संक्रमण तापमान देती है।

जिस तापमान पर पदार्थ किसी अतिचालक अवस्था में प्रवेश करता है उसे कहा जाता है महत्वपूर्ण तापमान.

महत्वपूर्ण तापमान न केवल पदार्थ की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है, बल्कि क्रिस्टल की संरचना पर भी निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, ग्रे टिन में एक क्यूबिक क्रिस्टल जाली के साथ एक हीरे की संरचना होती है और एक अर्धचालक होता है, और सफेद टिन में टेट्रागोनल यूनिट सेल होता है और यह एक चांदी-सफेद, नरम, तन्य धातु है, जो 3.72 K के तापमान पर एक सुपरकंडक्टिंग राज्य में संक्रमण करने में सक्षम है।

सुपरकंडक्टिंग स्थिति में पदार्थों के लिए, चुंबकीय, थर्मल और कई अन्य गुणों की तीव्र विसंगतियों को नोट किया गया था, इसलिए सुपरकंडक्टिंग राज्य की नहीं, बल्कि कम तापमान पर देखे गए पदार्थ के विशेष राज्य की बात करना अधिक सही है।

यदि सुपरकंडक्टिंग रिंग कंडक्टर में एक धारा बनाई जाती है और फिर वर्तमान स्रोत को हटा दिया जाता है, तो इस वर्तमान की ताकत अनिश्चित काल तक नहीं बदलती है। सामान्य (गैर-अतिचालक) कंडक्टर में, इस मामले में विद्युत प्रवाह समाप्त हो जाता है।

सुपरकंडक्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। तो, वे एक सुपरकंडक्टिंग घुमावदार के साथ शक्तिशाली विद्युत चुम्बक का निर्माण करते हैं, जो ऊर्जा के बिना लंबे समय तक एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। आखिरकार सुपरकंडक्टिंग वाइंडिंग में कोई गर्मी उत्पन्न नहीं होती है.

हालांकि, एक अतिचालक चुंबक का उपयोग करके मनमाने ढंग से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करना असंभव है। एक बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र अतिचालक स्थिति को नष्ट कर देता है। ऐसा क्षेत्र सुपरकंडक्टर में करंट द्वारा भी बनाया जा सकता है। इसलिए, सुपरकंडक्टिंग स्थिति में प्रत्येक कंडक्टर के लिए, वर्तमान ताकत का एक महत्वपूर्ण मूल्य है, जो सुपरकंडक्टिंग राज्य को तोड़ने के बिना पार नहीं किया जा सकता है।

सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट को प्राथमिक कणों, मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर के त्वरक में उपयोग किया जाता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र में चलती लाल-गर्म आयनित गैस के एक जेट की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं।

सुपरकंडक्टिविटी का स्पष्टीकरण केवल क्वांटम सिद्धांत के आधार पर संभव है। यह केवल 1957 में अमेरिकी वैज्ञानिकों जे। बार्डिन, एल। कूपर, जे। क्रिफर और सोवियत वैज्ञानिकों, शिक्षाविद एन.एन. बोगोलीबोव द्वारा दिया गया था।

1986 में, उच्च-तापमान अतिचालकता की खोज की गई थी। लगभग 100 K के सुपरकंडक्टिंग अवस्था में एक संक्रमण तापमान वाले लैंथेनम, बेरियम और अन्य तत्वों (सिरेमिक) के जटिल ऑक्साइड यौगिकों को प्राप्त किया गया था। यह वायुमंडलीय दबाव (77 K) पर तरल नाइट्रोजन के क्वथनांक से अधिक है।

निकट भविष्य में, उच्च-तापमान अतिचालकता सभी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, रेडियो इंजीनियरिंग और कंप्यूटर डिजाइन में एक नई तकनीकी क्रांति की संभावना होगी। महंगी गैस - हीलियम के क्वथनांक के लिए कंडक्टरों को ठंडा करने की आवश्यकता से अब इस क्षेत्र में प्रगति बाधित है।

अतिचालकता का भौतिक तंत्र बल्कि जटिल है। एक बहुत ही सरल तरीके से, इसे निम्नानुसार समझाया जा सकता है: इलेक्ट्रॉन सही रैंक में एकजुट होते हैं और बिना क्रिस्टल जाली के आयनों से टकराए बिना चलते हैं। यह गति सामान्य थर्मल गति से काफी अलग है, जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन अव्यवस्थित रूप से चलता है।

उम्मीद है, कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टर्स बनाना संभव होगा। जनरेटर और इलेक्ट्रिक मोटर्स बेहद कॉम्पैक्ट हो जाएंगे (वे कई बार कम हो जाएंगे) और किफायती। बिजली को नुकसान के बिना किसी भी दूरी पर स्थानांतरित किया जा सकता है और सरल उपकरणों में जमा किया जा सकता है।

\u003e\u003e भौतिकी: तापमान पर कंडक्टर प्रतिरोध की निर्भरता

विभिन्न पदार्थों में अलग-अलग प्रतिरोधकता होती है (देखें ivity 104)। क्या प्रतिरोध कंडक्टर की स्थिति पर निर्भर करता है? इसके तापमान से? जवाब अनुभव देना चाहिए।
  यदि आप स्टील का तार के माध्यम से बैटरी से करंट पास करते हैं, और फिर इसे बर्नर की लौ में गर्म करना शुरू करते हैं, तो एमीटर वर्तमान में कमी दिखाएगा। इसका मतलब है कि जैसे-जैसे तापमान बदलता है, कंडक्टर का प्रतिरोध बदलता है।
  यदि 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, कंडक्टर का प्रतिरोध है आर ०, और एक तापमान पर टी  यह बराबर है आर, फिर अनुभव के रूप में प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन, तापमान में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक है। टी:

आनुपातिकता का गुणांक α   कॉल तापमान प्रतिरोध का गुणांक। यह तापमान पर किसी पदार्थ के प्रतिरोध की निर्भरता की विशेषता है। प्रतिरोध का तापमान गुणांक संख्यात्मक रूप से 1 K के गर्म होने पर चालक के प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर होता है। सभी धातु कंडक्टरों के लिए, गुणांक α   \u003e 0 और तापमान के साथ थोड़ा भिन्न होता है। यदि तापमान परिवर्तन अंतराल छोटा है, तो तापमान गुणांक को इस तापमान सीमा में इसके औसत मूल्य के बराबर और बराबर माना जा सकता है। शुद्ध धातु α ≈ 1/273 के -1। में बढ़ते तापमान के साथ इलेक्ट्रोलाइट समाधान प्रतिरोध नहीं बढ़ता है, लेकिन घटता है। उनके लिए α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0.02 के -1।
  जब कंडक्टर को गर्म किया जाता है, तो इसके ज्यामितीय आयाम थोड़े बदल जाते हैं। कंडक्टर प्रतिरोध मुख्य रूप से इसकी प्रतिरोधकता में परिवर्तन के कारण भिन्न होता है। यदि आप मानों को स्थानापन्न करने के सूत्र (16.1) में तापमान पर इस प्रतिरोधकता की निर्भरता पा सकते हैं
। गणना निम्न परिणाम की ओर ले जाती है:

तो जैसा है α   कंडक्टर के तापमान के साथ थोड़ा बदलाव, हम मान सकते हैं कि कंडक्टर की प्रतिरोधकता तापमान पर रैखिक रूप से निर्भर करती है ( ris.16.2).

प्रतिरोध में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि बढ़ते तापमान के साथ जाली साइटों में आयनों के दोलनों का आयाम बढ़ जाता है, इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों गति की दिशा को खोते हुए, उनके साथ अधिक बार टकराते हैं। हालांकि गुणांक α   हीटिंग उपकरणों की गणना करते समय छोटे, तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता को ध्यान में रखना आवश्यक है। इस प्रकार, एक गरमागरम दीपक के टंगस्टन फिलामेंट का प्रतिरोध बढ़ जाता है जब वर्तमान से 10 गुना अधिक गुजरता है।
  कुछ मिश्र धातुओं में, उदाहरण के लिए कॉपर-निकल (स्थिरांक) में, प्रतिरोध का तापमान गुणांक बहुत छोटा है: α   -1 10 -5 के -1; लगातार प्रतिरोधकता बड़ी है: ρ   ≈ 10 -6 ओम मीटर। ऐसी मिश्र धातुओं का उपयोग संदर्भ प्रतिरोधों के निर्माण और उपकरणों को मापने के लिए अतिरिक्त प्रतिरोधों के लिए किया जाता है, अर्थात्, उन मामलों में जहां यह आवश्यक है कि प्रतिरोध तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ सराहनीय रूप से नहीं बदलता है।
  तापमान पर धातु प्रतिरोध की निर्भरता में उपयोग किया जाता है प्रतिरोध थर्मामीटर। आमतौर पर, प्लैटिनम तार को ऐसे थर्मामीटर के मुख्य काम करने वाले तत्व के रूप में लिया जाता है, तापमान पर इसकी निर्भरता अच्छी तरह से जानी जाती 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।
बढ़ते तापमान के साथ धातुओं की प्रतिरोधकता रैखिक रूप से बढ़ जाती है। इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में, यह बढ़ते तापमान के साथ घटता है।

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  1. एक प्रकाश बल्ब कब अधिक बिजली की खपत करता है: इसे नेटवर्क पर स्विच करने के तुरंत बाद या कुछ मिनटों के बाद?
  2. यदि कुकर के कुंडल का प्रतिरोध तापमान के साथ नहीं बदलता है, तो रेटेड शक्ति में इसकी लंबाई अधिक या छोटी होनी चाहिए?

G.Y.Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N.Sotsky, भौतिकी 10 वीं कक्षा

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