Դիրիժորի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ ավելանում է ատոմների հետ կապված էլեկտրոնների բախումների քանակը: Հետևաբար, ուղղման էլեկտրոնի միջին արագությունը նվազում է, ինչը համապատասխանում է դիրիժորի դիմադրության աճին:

Մյուս կողմից, ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ, դիրիժորի մեկ միավորի ծավալի ազատ էլեկտրոնների և իոնների քանակը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է դիրիժորի դիմադրության նվազմանը:

Կախված մեկ գործոնի կամ մեկ այլ տարածվածությունից, ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, դիմադրությունը կամ ավելանում է (մետաղներ), կամ նվազում է (ածուխը, էլեկտրոլիտները), կամ մնում է գրեթե անփոփոխ (մետաղական համաձուլվածքներ, օրինակ ՝ մանգային):

Slightերմաստիճանի աննշան փոփոխություններով (0-100 ° C), մետաղների մեծ մասի համար 1 ° C ջերմաստիճանին համապատասխանող դիմադրության հարաբերական աճը, որը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից:

Նշում - դիմադրություն ջերմաստիճանում, մենք կարող ենք գրել դիմադրության հարաբերական աճի արտահայտությունը `ջերմաստիճանի աճից մինչև.

Տարբեր նյութերի համար դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցի արժեքները բերված են աղյուսակում: 2-2:

(2-18) արտահայտությունից հետևում է

Արդյունքում ստացված բանաձևը (2-20) հնարավորություն է տալիս որոշել մետաղալարերի ջերմաստիճանը (ոլորուն), եթե դրա դիմադրությունը չափվում է տրված կամ հայտնի արժեքներով:

Օրինակ 2-3. Որոշեք օդափոխիչի լարերի դիմադրությունը ջերմաստիճանում, եթե գծի երկարությունը 400 մ է, իսկ պղնձի լարերի լայնական հատվածը

Գծի լարերի դիմադրությունը ջերմաստիճանում

Դիմադրությունը, և, հետևաբար, մետաղների դիմադրությունը կախված է ջերմաստիճանից ՝ աճելով դրա աճով: Դիրիժորի դիմադրության ջերմաստիճանային կախվածությունը բացատրվում է դրանով

1. Լիցքավորվող կրիչների ցրման ինտենսիվությունը (բախումների քանակը) ավելանում է ջերմաստիճանի աճով:
2. դրանց կոնցենտրացիան փոխվում է, երբ դիրիժորը ջեռուցվում է:

Փորձը ցույց է տալիս, որ ոչ շատ բարձր և ոչ շատ ցածր ջերմաստիճանում ջերմաստիճանի նկատմամբ դիմադրության և դիրիժորի դիմադրության կախվածությունը արտահայտվում է բանաձևերով.

   \\ (~ \\ rho_t = \\ rho_0 (1 + \\ alpha t), \\) \\ (~ R_t = R_0 (1 + \\ alpha t), \\)

ուր ρ 0 , ρ   t են հաղորդիչ նյութի դիմադրողականությունը, համապատասխանաբար, 0 ° C- ում և տ  ° C; Ռ 0 , Ռ  t- ը դիրիժորի դիմադրությունն է 0 ° C և տ  ° C α   - դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից. Քելվինում SI- ում չափվում է առաջին աստիճանի մինուսը (K -1): Մետաղական հաղորդիչների համար այս բանաձևերը կիրառելի են 140 K և ավելի բարձր ջերմաստիճանից:

Temperatureերմաստիճանի գործակից  մի նյութի դիմադրությունը բնութագրում է դիմադրության փոփոխության կախվածությունը ջեռուցումից ՝ կախված նյութի տեսակից: Այն թվայինորեն հավասար է դիրիժորի դիմադրության (դիմադրողականության) հարաբերական փոփոխությանը, երբ ջեռուցվում է 1 Կ – ով:

   \\ (~ \\ mathcal h \\ alpha \\ mathcal i = \\ frac (1 \\ cdot \\ Delta \\ rho) (\\ rho \\ Delta T), \\)

որտեղ \\ (~ \\ mathcal h \\ alpha \\ mathcal i \\) - դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցի միջին արժեքն է ընդմիջում Δ- ում: Τ .

Բոլոր մետաղական հաղորդիչների համար α   \u003e 0 և ջերմաստիճանը մի փոքր փոխվում է: Մաքուր մետաղներ α   = 1/273 Կ -1: Մետաղների դեպքում անվճար բեռնափոխադրողների (էլեկտրոնների) կոնցենտրացիան ն  = համաստեղել և ավելացնել ρ   տեղի է ունենում բյուրեղային վանդակապատի իոնների վրա ազատ էլեկտրոնների ցրման ինտենսիվության բարձրացման պատճառով:

Էլեկտրոլիտային լուծումների համար α < 0, например, для 10%-ного раствора поваренной соли α   = -0.02 Կ -1: Էլեկտրոլիտների դիմադրությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ, քանի որ մոլեկուլների բաժանման պատճառով անվճար իոնների քանակի աճը գերազանցում է լուծիչ մոլեկուլների բախումներում իոնների ցրման աճը:

Կախվածության բանաձևեր ρ   և Ռ էլեկտրոլիտների համար ջերմաստիճանը նման է վերը նշված բանաձևերին մետաղական հաղորդիչների համար: Պետք է նշել, որ այս գծային կախվածությունը պահպանվում է միայն ջերմաստիճանի փոքր տիրույթում, որում α   = կոնստ. Temperatureերմաստիճանի փոփոխությունների մեծ ընդմիջումներում էլեկտրոլիտների դիմադրության ջերմաստիճանային կախվածությունը դառնում է ոչ գծային:

Գրաֆիկորեն, մետաղական հաղորդիչների և էլեկտրոլիտների դիմադրության ջերմաստիճանային կախվածությունը ցույց է տրված Նկար 1, ա, բ:

Շատ ցածր ջերմաստիճանում, բացարձակ զրոյի (-273 ° С) մոտ, շատ մետաղների դիմադրությունը կտրուկ իջնում ​​է զրոյի: Այս երևույթը կոչվում է գերհաղորդականություն. Մետաղը անցնում է գերհաղորդական վիճակի:

Մետաղի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է դիմադրության ջերմաչափերում: Սովորաբար, պլատինե մետաղալարերը վերցվում են որպես այդպիսի ջերմաչափի ջերմաչափական մարմին, որի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից բավականաչափ ուսումնասիրված է:

Temperatureերմաստիճանի փոփոխությունները գնահատվում են մետաղալարերի դիմադրության փոփոխությամբ, որը կարելի է չափել: Նման ջերմաչափերը կարող են չափել շատ ցածր և շատ բարձր ջերմաստիճաններ, երբ սովորական հեղուկ ջերմաչափերը անթերի են:

Գրականություն

Աքսենովիչ Լ.Ա. Ֆիզիկա ավագ դպրոցում ՝ տեսություն: Առաջադրանքներ: Թեստեր. Դասագիրք: նպաստ, ընդհանուր ապահովող հաստատությունների համար: միջավայրեր, կրթություն / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Էդ. K. S. Farino. - Mn: Adukatsy I vykhavanne, 2004 .-- C. 256-257:

Իդեալական բյուրեղի դեպքում էլեկտրոնների միջին ազատ ճանապարհը անսահման է, իսկ էլեկտրական հոսանքի նկատմամբ դիմադրությունը զրո է: Դա հաստատվում է այն փաստով, որ մաքուր օծանելիքի մետաղների դիմադրությունը հակված է զրոյի, երբ ջերմաստիճանը մոտենում է բացարձակ զրոյի: Իդեալական բյուրեղային ցանցի մեջ ազատ տեղաշարժվելու էլեկտրոնի ունեցվածքը դասական մեխանիկայում անալոգիա չունի: Սփռումը, ինչը բերում է դիմադրության տեսքի, առաջանում է այն դեպքերում, երբ վանդակապատում կառուցվածքային թերություններ կան:

Հայտնի է, որ ալիքների արդյունավետ ցրումը տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ ցրման կենտրոնների (թերությունների) չափը գերազանցում է ալիքի երկարության մեկ քառորդը: Մետաղներում էլեկտրահաղորդման էլեկտրոնների էներգիան 3–15 էլեկտրական վոլտ է: Այս էներգիան համապատասխանում է 3-ից 7 ալիքի երկարությանը, ուստի կառուցվածքի ցանկացած միկրոհոգենություն կանխում է էլեկտրոնային ալիքների տարածումը ՝ առաջացնելով նյութի դիմադրողականության բարձրացում:

Կատարյալ կառուցվածքի մաքուր մետաղներում էլեկտրոնի միջին ազատ ճանապարհը սահմանափակելու միակ պատճառը վանդակավոր վայրերում ատոմների ջերմային տատանումն է: Theերմային գործոնի պատճառով մետաղի էլեկտրական դիմադրությունը նշվում է ρ տաքով: Միանգամայն ակնհայտ է, որ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ ավելանում են ատոմների ջերմային տատանումների ամպլիտուդները և պարբերական վանդակավոր դաշտի հարակից տատանումները: Եվ սա, իր հերթին, ուժեղացնում է էլեկտրոնների ցրումը և առաջացնում է դիմադրողականության բարձրացում: Դիմադրողականության ջերմաստիճանային կախվածության բնույթը որակապես պարզելու համար մենք օգտագործում ենք հետևյալ պարզեցված մոդելը: Սփռման ինտենսիվությունն ուղղակիորեն համաչափ է գնդաձև ծավալի խաչմերուկին, որը զբաղեցնում է տատանվող ատոմով, իսկ խաչմերուկի տարածքը համաչափ է ջերմային թրթռումների ամպլիտետի քառակուսիին:

∆Ա -ի վանդակապատման վայրից շեղված ատոմի հավանական էներգիան որոշվում է արտահայտությամբ

, (9)

որտեղ kpr- ը առաձգական զուգակցման գործակիցն է, որը հակված է ատոմը վերադարձնել հավասարակշռության դիրքի:

Ըստ դասական վիճակագրության ՝ միակողմանի ներդաշնակ տատանման (տատանվող ատոմ) միջին էներգիան kT է:

Այս հիման վրա մենք գրում ենք հետևյալ հավասարությունը.

Հեշտ է ապացուցել, որ N ատոմների էլեկտրոնի միջին ազատ ճանապարհը հակադարձ համեմատական ​​է ջերմաստիճանի.

(10)

Պետք է նշել, որ արդյունքում ստացված հարաբերակցությունը չի բավարարվում ցածր ջերմաստիճանում: Փաստն այն է, որ ջերմաստիճանի անկմամբ, կարող են նվազել ոչ միայն ատոմների ջերմային թրթռումների ամպլիտուդները, այլև տատանումների հաճախությունները: Հետևաբար ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում էլեկտրոնների ցրումը վանդակավոր տարածքների ջերմային թրթռանքների միջոցով դառնում է անարդյունավետ: Էլեկտրոնի փոխազդեցությունը տատանվող ատոմի հետ միայն փոքր-ինչ փոխում է էլեկտրոնի թափը: Խցիկում ատոմների տատանումների տեսության մեջ ջերմաստիճանը գնահատվում է որոշ բնորոշ ջերմաստիճանի առումով, որը կոչվում է Debye ջերմաստիճան ΘD: Debye ջերմաստիճանը որոշում է ջերմային տատանումների առավելագույն հաճախությունը, որոնք կարող են հուզվել բյուրեղով.

Այս ջերմաստիճանը կախված է վանդակավոր տեղանքների միջև կապող ուժերից և պինդության կարևոր պարամետր է:

Երբ T  Դ  մետաղների դիմադրողականությունը տատանվում է ջերմաստիճանի հետ (Նկար 6, բաժին III):

Ինչպես ցույց է տալիս փորձը, ջերմաստիճանի կախվածության arт (T) գծային մոտարկումը ուժի մեջ է նաև մինչև ջերմաստիճանը (2/3) կարգով: Դորտեղ սխալը չի ​​գերազանցում 10% -ը: Մետաղների մեծ մասի համար Debye- ի բնորոշ ջերմաստիճանը չի գերազանցում 400–450 K., հետևաբար, գծային մոտարկումը սովորաբար ուժի մեջ է սենյակային ջերմաստիճանից և վերևում եղած ջերմաստիճանում: Temperatureածր ջերմաստիճանի շրջանում (Տ Դ), եթե հատուկ դիմադրության նվազումը պայմանավորված է ջերմային տատանումների բոլոր նոր և նոր հաճախականությունների աստիճանական վերացումով (ֆոնոններ), տեսությունը կանխատեսում է ուժային կախվածություն  t 5: Ֆիզիկայում այդ փոխհարաբերությունը հայտնի է որպես Բլոխ-Գրունեյզեն օրենք: Theերմաստիճանի միջակայքը, որում կա կտրուկ էներգիայի կախվածություն  t (T) սովորաբար բավականին փոքր է, ընդ որում, ցուցիչի փորձնական արժեքները 4-ից 6-ի սահմաններում են:

Նեղ շրջանում I, որը մի քանի Քելվին է, մի շարք մետաղներ կարող են ցուցադրել գերհաղորդականության վիճակ (ավելի շատ ՝ ստորև), և գծապատկերում ցույց է տրված դիմադրության ցատկում `ջերմաստիճանում T St. Կատարյալ կառուցվածքի մաքուր մետաղներում, երբ ջերմաստիճանը ձգտում է նորմալ լինել, դիմադրողականությունը նույնպես ձգվում է 0-ին (ցրված կորի), իսկ միջին ազատ ուղին շտապում է դեպի անսահմանություն: Նույնիսկ սովորական ջերմաստիճանում, մետաղների էլեկտրոնների միջին ազատ ճանապարհը հարյուրավոր անգամ ավելի երկար է, քան ատոմների միջև հեռավորությունը (աղյուսակ 2):

Գծապատկեր 6 - Մետաղական դիրիժորի դիմադրողականության կախվածությունը ջերմաստիճանի համար լայն ջերմաստիճանի սահմաններում. Ա, բ, գ - տարբեր հալված մետաղների դիմադրությունը փոխելու տարբերակներ

Աղյուսակ 2. Մի շարք մետաղների միջին էլեկտրոնի միջին ազատ ճանապարհը 0овС- ում

Անցումային շրջանի II- ում տեղի է ունենում դիմադրության ρ (T) արագ աճ, որտեղ n- ն կարող է լինել մինչև 5 և աստիճանաբար նվազում է ՝ T = Դ.

Մետաղների մեծ մասի համար  (T) ջերմաստիճանային կախվածության մեջ գծային շրջանը (III շրջան) տարածվում է հալման կետին մոտակայքում գտնվող ջերմաստիճանում: Այս կանոնից բացառություն է ֆերոմագնիսական մետաղները, որոնցում էլեկտրոնների լրացուցիչ ցրումը տեղի է ունենում պտտման կարգի խախտումների վրա: Հալման կետի մոտ, այսինքն IV տարածաշրջանում, որի սկիզբը նշվում է թիվ 6 նկարում, T nl ջերմաստիճանի հետ, իսկ սովորական մետաղներում կարող է նկատվել գծային կախվածությունից որոշակի շեղում:

Պինդից հեղուկ վիճակի անցման ժամանակ մետաղների մեծ մասը ցույց է տալիս դիմադրողականության աճ ՝ մոտավորապես 1,5–2 անգամ, չնայած կան անսովոր դեպքեր. Բիզութի և գալիումի նման բարդ բյուրեղային կառույցներ ունեցող նյութերի համար հալումը ուղեկցվում է նվազումով:

Փորձը ցույց է տալիս հետևյալ օրինակը. Եթե մետաղի հալումը ուղեկցվում է ծավալի մեծացումով, ապա դիմադրողականությունը կտրուկ աճում է. հակառակ ծավալի փոփոխության դեպքում մետաղների համար տեղի է ունենում ρ- ի նվազում:

Հալման ժամանակ էական փոփոխություն չկա ազատ էլեկտրոնների քանակի կամ դրանց փոխազդեցության բնույթի մեջ: Անհանգստության գործընթացները, ատոմների կազմակերպման հետագա կարգի խախտումը, վճռորոշ ազդեցություն են ունենում ρ փոփոխության վրա: Որոշ մետաղների վարքագծում նկատված անոմալիաներ (Ga, Bi) կարելի է բացատրել այս նյութերի հալման ընթացքում սեղմելիության մոդուլի ավելացումով, ինչը պետք է ուղեկցվի ատոմների ջերմային թրթռանքների ամպլիտուդիտի անկմամբ:

Դիմադրողականության հարաբերական փոփոխությունը մեկ կելվինի (աստիճանի) ջերմաստիճանի փոփոխությամբ կոչվում է դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակից.

(11)

Α ρ – ի դրական նշանը համապատասխանում է այն դեպքին, երբ այս կետի մերձակայքում դիմադրողականությունն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Α ρ- ի արժեքը նույնպես ջերմաստիճանի ֆունկցիա է: Գծային կախվածության ոլորտում ρ (T) ճշգրիտ է հետևյալ արտահայտությունը.

որտեղ ρ 0-ը և α ρ- ը հատուկ դիմադրության և ջերմաստիճանի գործակիցն են, որոնք վերաբերում են ջերմաստիճանի սահմանի սկզբին, այսինքն. ջերմաստիճանը T0; ρ- հատուկ դիմադրություն T ջերմաստիճանում:

Դիմադրության և դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցների միջև փոխհարաբերությունները հետևյալն են.

(13)

որտեղ α 0- ը տվյալ ռեզիստորի դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցն է. α 1 - դիմադրողական տարրի նյութի ընդլայնման ջերմաստիճանի գործակիցը:

Մաքուր մետաղների համար, α ρ \u003e\u003e α 1, հետևաբար, նրանք ունեն α ρ≈ α R: Այնուամենայնիվ, ջերմակայուն մետաղական համաձուլվածքների համար այս մոտեցումը պարզվում է, որ անարդար է:

3 Կեղտաջրերի և կառուցվածքային այլ թերությունների ազդեցությունը մետաղների դիմադրողականության վրա:

Ինչպես նշվեց, մետաղում էլեկտրոնային ալիքների ցրման պատճառները ոչ միայն վանդակավոր տարածքների ջերմային թրթռանքներն են, այլև ստատիկ կառուցվածքային արատները, որոնք նույնպես խախտում են բյուրեղի պոտենցիալ դաշտի պարբերականությունը: Կառուցվածքի ստատիկ թերությունների վրա ցրումը կախված չէ ջերմաստիճանից: Հետևաբար, քանի որ ջերմաստիճանը մոտենում է բացարձակ զրոյի, իրական մետաղների դիմադրությունը հակված է որոշ կայուն արժեքի, որը կոչվում է մնացորդային դիմադրություն (Նկար 6): Սա ենթադրում է Mattissen- ի կանոնը `դիմադրողականության լրացման վերաբերյալ.

, (14)

յ. Մետաղի ընդհանուր դիմադրությունը դիմադրողականության գումարն է `բյուրեղային վանդակավոր տեղանքների ջերմային թրթռումների միջոցով էլեկտրոնների ցրման պատճառով, իսկ մնացորդային դիմադրողականությունը` ստատիկ կառուցվածքային արատներով էլեկտրոնների ցրման պատճառով:

Այս կանոնից բացառություն է գերհաղորդական մետաղները, որոնցում դիմադրությունն անհետանում է որոշակի կրիտիկական ջերմաստիճանի տակ:

Մնացորդային դիմադրության վրա առավել նշանակալից ներդրումը կատարվում է կեղտաջրերի կողմից ցրման միջոցով, որոնք միշտ առկա են իրական դիրիժոր `աղտոտման տեսքով կամ խառնուրդի (այսինքն ՝ դիտավորյալ ներդրված) տարրի տեսքով: Պետք է նշել, որ ցանկացած կեղտոտ հավելում բերում է  -ի ավելացման, նույնիսկ եթե այն ունի ավելի բարձր հաղորդունակություն ՝ համեմատած բազային մետաղի հետ: Այսպիսով, ներածություն պղնձի դիրիժորի 0.01-ում: Արծաթե անմաքուրի համամասնությունը առաջացնում է պղնձի դիմադրողականության բարձրացում 0,002 մկմ: Փորձնականորեն հաստատվեց, որ կեղտազերծվածության ցածր պարունակությամբ դիմադրությունը մեծանում է `կեղտոտված ատոմների կոնցենտրացիայի համամասնությամբ:

Մաթիսենի կանոնադրության նկարազարդում է Նկար 7-ը, որից երևում է, որ ջերմաստիճանի կախվածությունը մաքուր պղնձի և դրա համաձուլվածքների հատուկ դիմադրության նկատմամբ փոքր քանակությամբ (մինչև մոտ 4%:% -ով) ինդումի, հակամենաշնորհային, անագ, մկնդեղը փոխադարձաբար զուգահեռ են:

Գծապատկեր 7 - Պինդ լուծույթների տեսակի պղնձի խառնուրդների դիմադրության դիմադրողականության ջերմաստիճանային կախվածությունը, որը ցույց է տալիս Matissen- ի կանոնը. 1 - մաքուր Cu;

2 - Cu - 1.03 at.% In; 3 - Cu - 1,12% -ով% Nl

Տարբեր կեղտերը տարբեր ձևերով ազդում են մետաղական հաղորդիչների մնացորդային դիմադրության վրա: Կեղտաջրերի ցրման արդյունավետությունը որոշվում է վանդակապատում առկա անհանգստացնող ներուժով, որի արժեքն ավելի բարձր է, այնքան ավելի ուժեղ տարբերվում են կեղտոտված ատոմների և մետաղական լուծիչի (բազայի) վալենտները:

Միաձուլվող մետաղների համար մնացորդային դիմադրության փոփոխությունը 1% -ով:% Կեղտաջրությունը (էլեկտրական դիմադրության «անշարժ» գործակիցը) ենթարկվում է Լինդեի կանոնին.

, (15)

որտեղ a և b- ն կայունություն է, կախված մետաղի բնույթից և այն ժամանակաշրջանից, որը կեղտոտված ատոմը գրավում է տարրերի պարբերական համակարգում.  Զ  - տարբերությունը մետաղի վալենտների `լուծիչի և անմաքուր ատոմի միջև:

15-րդ բանաձևից հետևում է, որ մետալոիդի խառնուրդների ազդեցությունը հաղորդունակության անկման վրա, ավելի ուժեղ է, քան մետաղական տարրերի կեղտաջրերի ազդեցությունը:

Բացի կեղտաջրերից, մնացորդային դիմադրության որոշ ներդրում ունի իր կառուցվածքային արատները `թափուր աշխատատեղեր, միջպետական ​​ատոմներ, տեղաշարժեր, հացահատիկի սահմաններ: Կետային թերությունների համակենտրոնացումը մեծանում է ջերմաստիճանի պայմաններում և կարող է հասնել մեծ արժեքների հալման կետի մոտ: Բացի այդ, թափուր տեղերը և միջսահմանային ատոմները հեշտությամբ առաջանում են նյութում, երբ այն ճառագայթվում է բարձր էներգիայի մասնիկներով, օրինակ ՝ ռեակտորի կամ իոնների արագացուցիչից նեյտրոններ: Հաշվարկված դիմադրության արժեքը կարող է օգտագործվել վանդակավոր ճառագայթահարման վնասի աստիճանը դատելու համար: Նույն ձևով կարելի է գտնել ճառագայթված նմուշի վերականգնում (օծում):

Պղնձի մնացորդային դիմադրության փոփոխությունը 1% -ով:% կետի արատները հետևյալն են. Թափուր աշխատատեղերի դեպքում ՝ 0.010-ից մինչև 0.015 μOhm Ω; միջպետական ​​ատոմների դեպքում ՝ 0.005-0.010 μOhm  Ω:

Մնացորդային դիմադրությունը քիմիական մաքրության և մետաղների կառուցվածքային կատարելագործման շատ զգայուն բնութագիր է: Գործնականում, բարձր մաքրության մետաղների հետ աշխատելիս `անթափանցելիության պարունակությունը գնահատելու համար, չափվում է սենյակային ջերմաստիճանում և հեղուկ հելիումի ջերմաստիճանում հատուկ դիմադրությունների հարաբերակցությունը.

Որքան մաքուր է մետաղը, այնքան ավելի մեծ է դրա արժեքը: Մաքուր մետաղների դեպքում (մաքրության աստիճանը 99,99999% է) պարամետրը  կարգի 10 5-ն է:

Սթրեսի վիճակից առաջացած աղավաղումները մեծ ազդեցություն են ունենում մետաղների և համաձուլվածքների դիմադրողականության վրա: Այնուամենայնիվ, այս ազդեցության աստիճանը որոշվում է սթրեսի բնույթով: Օրինակ, մետաղների մեծ մասի համար ամբողջ սեղմումով, դիմադրությունը նվազում է: Դա պայմանավորված է ատոմների մոտեցմամբ և վանդակավորության ջերմային թրթռանքների ամպլիտուդայի անկմամբ:

Պլաստիկ դեֆորմացիան և աշխատանքի կարծրացումը միշտ բարձրացնում են մետաղների և համաձուլվածքների դիմադրությունը: Այնուամենայնիվ, այս բարձրացումը նույնիսկ մաքուր մետաղների կարծրացման հետ մեկտեղ կազմում է մի քանի տոկոս:

Երմային կարծրացումը հանգեցնում է -ի բարձրացման, որը կապված է վանդակավոր աղավաղումների, ներքին սթրեսի տեսքի հետ: Heatերմամշակման միջոցով (վերացման) միջոցով վերափոխման ընթացքում դիմադրությունը կարող է իջել նախնական արժեքի, քանի որ թերությունները բուժվում են, և ներքին սթրեսները հանվում են:

Կոշտ լուծումների առանձնահատկությունն այն է, որ միջուկը կարող է էականորեն (շատ անգամ) գերազանցել ջերմային բաղադրիչը:

Երկկողմանի խառնուրդներից շատերի համար  OST- ի փոփոխությունը կախված կազմից լավ նկարագրված է տիպի պարաբոլիկ կախվածությամբ

որտեղ C- ն կայուն է `կախված համաձուլվածքի բնույթից; x a և x in - խառնուրդում բաղադրիչների ատոմային ֆրակցիաները:

16 արժեքը կոչվում է Նորդհայմի օրենք: Դրանից հետևում է, որ A - B- ի երկուական պինդ լուծույթներում մնացորդային դիմադրությունն ավելանում է ինչպես այն ժամանակ, երբ ատոմները B ավելացվում են մետաղի A- ին (պինդ լուծում ), այնպես էլ այն դեպքում, երբ Ա-ները ավելացվում են մետաղի B (պինդ լուծույթ), և այդ փոփոխությունը բնութագրվում է սիմետրիկ կորով: . Հանգիստ լուծումների անընդմեջ շարքում դիմադրողականությունն ավելի մեծ է, այնքան իր կազմով հետագա խառնուրդը առանձնացված է մաքուր բաղադրիչներից: Մնացորդային դիմադրությունը հասնում է իր առավելագույն արժեքին յուրաքանչյուր բաղադրիչի հավասար պարունակությամբ (x a = x в = 0.5):

Nordheim- ի օրենքը բավականին ճշգրիտ նկարագրում է շարունակական պինդ լուծումների դիմադրողականության փոփոխությունը, եթե որևէ փուլային անցում չի նկատվում կազմի փոփոխությամբ, և դրանց բաղադրիչներից ոչ մեկը չի պատկանում անցումային կամ հազվագյուտ տարրերի թվին: Նման համակարգերի օրինակ կարող է ծառայել որպես համաձուլվածքներ Au - Ag, Cu - Ag, Cu - Au, W - Mo և այլն:

Կոշտ լուծումներ, որոնց բաղադրիչները անցումային մետաղներ են (Նկար 8), պահվում են մի փոքր այլ կերպ: Այս դեպքում բաղադրիչների բարձր կոնցենտրացիաներում նկատվում է էապես մեծ մնացորդային դիմադրություն, որը կապված է անցումային էլեկտրոնների մի մասի անցումային մետաղի ատոմների ներքին չհամապատասխանող դ - անցման հետ: Բացի այդ, նման համաձուլվածքների դեպքում առավելագույն  հաճախ համապատասխանում է 50% -ից այլ կոնցենտրացիաների:

Գծապատկեր 8 - Պղինձ-նիկելի համաձուլվածքների հատուկ դիմադրության (1) և ջերմաստիճանի գործակիցի կախվածությունը կախված բաղադրիչների տոկոսից

Որքան մեծ է համաձուլվածքի դիմադրողականությունը, այնքան փոքր է նրա α ρ- ը: Սա բխում է այն փաստից, որ պինդ լուծումներում «Cond» - ը, որպես կանոն, զգալիորեն գերազանցում է ջերմաստիճանը և կախված չէ ջերմաստիճանից: Theերմաստիճանի գործակիցը որոշելու համաձայն

(17)

Հաշվի առնելով, որ մաքուր մետաղների α ρ-ը մի փոքր տարբերվում է միմյանցից, արտահայտությունը 17-ը կարելի է հեշտությամբ վերածել հետևյալ ձևի.

(18)

Համակենտրոնացված պինդ լուծումների դեպքում ost- ը սովորաբար մեծության կարգ է կամ ավելի բարձր է, քան ρ t, հետևաբար, α ρ spl- ը կարող է զգալիորեն ցածր լինել, քան α ρ մաքուր մետաղից: Սա հիմք է ջերմակայուն հաղորդիչ նյութեր ձեռք բերելու համար: Շատ դեպքերում, համաձուլվածքների դիմադրողականության ջերմաստիճանային կախվածությունը պարզվում է, որ ավելի բարդ է, քան այն, ինչը հետևում է հավելանյութի պարզ օրինաչափությունից: Համաձուլվածքների դիմադրողականության ջերմաստիճանի գործակիցը կարող է զգալիորեն ցածր լինել, քան կանխատեսված է 18-ի հարաբերակցությամբ: Նշված անոմալիաները հստակ դրսևորվում են պղնձ-նիկելի համաձուլվածքների մեջ (Նկար 8): Որոշ համաձուլվածքների մեջ, բաղադրիչների որոշակի հարաբերակցության դեպքում, նկատվում է բացասական α ρ (կոնստանտանի համար):

Նման փոփոխությունը ρ և α ρ համաձուլվածքների բաղադրիչների տոկոսային մասից, ըստ երևույթին, կարելի է բացատրել այն փաստով, որ ավելի բարդ կազմով և կառուցվածքով, մաքուր մետաղների համեմատությամբ, համաձուլվածքները չեն կարող համարվել դասական մետաղներ: Նրանց հաղորդունակության փոփոխությունը պայմանավորված է ոչ միայն ազատ էլեկտրոնների միջին ազատ ուղու փոփոխությամբ, այլև, որոշ դեպքերում, ջերմաստիճանի բարձրացում ունեցող բեռնափոխադրողների կոնցենտրացիայի մասնակի աճով: Ալյումին, որի դեպքում ջերմաստիճանի բարձրացում ունեցող միջին ազատ ճանապարհի նվազումը փոխհատուցվում է լիցքավորող կրիչների կոնցենտրացիայի բարձրացմամբ, ունի դիմադրողականության զրոյական ջերմաստիճանի գործակից:

Նոսրացված լուծումների դեպքում, երբ բաղադրիչներից մեկը (օրինակ ՝ բաղադրիչ B) բնութագրվում է շատ ցածր կոնցենտրացիայով և կարող է համարվել որպես անմաքրություն, 16-րդ բանաձևով առանց ճշգրտության կորստի կարելի է դնել (1-x in) 1: Այնուհետև մենք հասնում ենք գծային փոխհարաբերությունների մնացորդային դիմադրության և մետաղում կեղտազերծված ատոմների համակենտրոնացման միջև.

,

որտեղ հաստատուն C- ը բնութագրում է մնացորդային դիմադրության փոփոխությունները `1% -ով:% անմաքուր:

Որոշ համաձուլվածքներ հակված են ձևավորված կարգավորված կառույցների, եթե դրանց արտադրության ընթացքում պահպանվում են կազմի որոշակի համամասնություններ: Պատվերի պատվիրման պատճառը տարբեր ատոմների ավելի ուժեղ քիմիական փոխազդեցությունն է, համեմատած նույն տեսակի ատոմների հետ: Կառուցվածքը պատվիրվում է որոշակի բնութագրական ջերմաստիճանում T cr- ով, որը կոչվում է կրիտիկական ջերմաստիճան (կամ Կուռնովի ջերմաստիճանը): Օրինակ ՝ համաձուլվածքը, որը պարունակում է 50-ը: % Cu- ին և 50-ին: % Zn ( - փողային) ունի մարմնի կենտրոնացված խորանարդ կառուցվածք: T  360C ջերմաստիճանում պղնձի և ցինկի ատոմները բաշխվում են պատահականորեն և վիճակագրորեն ՝ վանդակավոր տեղանքներում:

Պինդ էլեկտրական դիմադրության պատճառը ոչ թե էլեկտրոնների ազատ էլեկտրոնների բախումն է վանդակավոր ատոմներին, այլ դրանց ցրումը կառուցվածքային արատների վրա, որոնք պատասխանատու են թարգմանական սիմետրիայի խախտման համար: Պինդ լուծում պատվիրելիս վերականգնվում է վանդակապատի ատոմային կազմի էլեկտրաստատիկ դաշտի պարբերականությունը, դրանով իսկ ավելացնելով էլեկտրոնի միջին ազատ ճանապարհը, և հավելյալ դիմադրությունը գրեթե ամբողջությամբ անհետանում է համաձուլվածքի միկրոէներգետիկական սփռման պատճառով:

4 Մետաղական ֆիլմերի հաստության ազդեցությունը հատուկ մակերեսային դիմադրության և դրա ջերմաստիճանի գործակիցի վրա

Ինտեգրված սխեմաների արտադրության դեպքում մետաղական ֆիլմերը օգտագործվում են միջմայրցային միացումների, կոնտակտային բարձիկների, կոնդենսատորային թիթեղների, ինդուկտիվ, մագնիսական և դիմադրողականության տարրերի համար:

Ֆիլմերի կառուցվածքը, կախված խտացման պայմաններից, կարող է տարբեր լինել `ամորֆ կոնդենսատից մինչև էպիտաքսիալ ֆիլմեր` կատարյալ մեկ բյուրեղյա շերտի կառուցվածքներ: Բացի այդ, մետաղական ֆիլմերի հատկությունները կապված են չափի էֆեկտների հետ: Այսպիսով, դրանց էլեկտրական հաղորդունակության ներդրումը նշանակալի է, եթե ֆիլմի հաստությունը համեմատելի է l cf- ի հետ:

Նկար 9-ը ցույց է տալիս բարակ թաղանթների մակերեսային դիմադրության բնորոշ կախվածությունը ρ s և դրա ջերմաստիճանի գործակիցը α ρ s ֆիլմի հաստության վրա: Քանի որ կառուցվածքային (երկարությունը l, լայնությունը b, ֆիլմի հաստությունը h) և տեխնոլոգիական հարաբերությունները

() բարակ թաղանթի դիմադրության (TPR) պարամետրերը սահմանվում են հավասարման միջոցով.

,

որտեղ ρ s = ρ / h քառակուսի դիմադրությունն է (կամ մակերևույթի հատուկ դիմադրությունը), այդ դեպքում մենք վերցնում ենք ավանդական նոտան ρ s- ի և  ρ փոխարեն instead ρ s- ի փոխարեն:

Գծապատկեր 9- Ֆիլմի հաստությունից  և  փոփոխության բնույթը ժ

Մետաղական ֆիլմերի աճը ուղեկցվում է չորս փուլով.

I - մետաղական կղզիների ձևավորում և աճ (մեխանիզմներ, որոնք պատասխանատու են լիցքավորման տեղափոխման համար, - Ֆերմիայի մակարդակից վերևում տեղակայված էլեկտրոնների ջերմային արտանետում և թունելավորում: Ենթածրագրի այն հատվածների մակերեսային դիմադրությունը, որտեղ չկա մետաղական կինոնկար, նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, ինչը հանգեցնում է փոքր հաստության բացասական   ֆիլմերի: );

II - կղզիների խառնուրդը իրար միջև (y  the նշանի փոփոխության պահը կախված է մետաղի տեսակից, ֆիլմի ձևավորման պայմաններից, կեղտաջրերի կոնցենտրացիայից, substrate մակերեսի վիճակից);

III - հաղորդիչ ցանցի ձևավորում, երբ կղզիների միջև բացերի չափն ու քանակը նվազում է.

IV - շարունակական հաղորդիչ ֆիլմի ձևավորում, երբ հաղորդունակությունն ու  ը մոտենում են զանգվածային դիրիժորների արժեքին, բայց ֆիլմի հատուկ դիմադրությունն ավելի մեծ է, քան զանգվածային նմուշը, թերի բարձր համակենտրոնացման պատճառով, ֆոնտաժման ընթացքում ֆիլմում խցանված անորոշությունները: Հետևաբար, հացահատիկի սահմանների երկայնքով օքսիդացված ֆիլմերը էլեկտրականորեն անջատված են, չնայած դրանք ֆիզիկապես ամուր են: Նպաստում է  – ի աճին և չափի էֆեկտին ՝ էլեկտրոնի միջին ազատ ճանապարհի անկման պատճառով, երբ արտացոլվում է նմուշի մակերևույթից:

Նուրբ թաղանթի դիմադրիչների արտադրության մեջ օգտագործվում են նյութերի երեք խմբեր `մետաղներ, մետաղական համաձուլվածքներ, սերմեր:

5 Գերհաղորդականության ֆիզիկական բնույթը

Գերհաղորդականության երևույթը բացատրվում է քվանտային տեսությամբ, տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ մետաղի մեջ գտնվող էլեկտրոնները գրավում են միմյանց: Ներգրավումը հնարավոր է այնպիսի դրական միջավայրում, որը պարունակում է դրական լիցքավորված իոններ, որոնց դաշտը թուլացնում է էլեկտրոնների միջև Կուլոմբի հակադարձ ուժերը: Միայն այն էլեկտրոնները, որոնք մասնակցում են էլեկտրական հաղորդունակությանը, այսինքն գտնվում է Ֆերմայի մակարդակի մոտ: Հակառակ պտտվող էլեկտրոնները կապված են զույգերով, որը կոչվում է Կուպեր:

Կուպերի զույգերի ձևավորման գործում որոշիչ դեր է խաղում էլեկտրոնների փոխազդեցությունը ջերմային վանդակավոր թրթռումներով `ֆոնոններ, որոնք այն կարող են ինչպես կլանել, այնպես էլ առաջացնել: Էլեկտրոններից մեկը շփվում է վանդակապատի հետ `հուզելով այն և փոխում է իր թափը; մյուս էլեկտրոնը, փոխազդելով, այն թարգմանում է նորմալ վիճակի և նաև փոխում է իր թափը: Արդյունքում, վանդակապատի վիճակը չի փոխվում, և էլեկտրոնները փոխանակում են ջերմային էներգիայի քվանտա ՝ ֆոնոնները: Փոխանակման phonon- ի փոխազդեցությունը առաջացնում է էլեկտրոնների միջև ներգրավման ուժեր, որոնք գերազանցում են Coulomb- ի հակադարձումը: Phonon– ի փոխանակումը տեղի է ունենում անընդհատ:

Latանցերի միջով անցնող էլեկտրոնը բևեռացնում է այն, այսինքն: գրավում է մոտակա իոնները դեպի իրեն, դրական բեռի խտությունը մեծանում է էլեկտրոնի հետագծի մոտակայքում: Երկրորդ էլեկտրոնը գրավում է ավելորդ դրական լիցքով ունեցող տարածաշրջանում, որի արդյունքում էլեկտրոնների միջև վանդակապատի հետ փոխազդեցության պատճառով առաջանում են գրավիչ ուժեր (Կուպերի զույգ): Այս զույգ կազմավորումները իրար են համընկնում տարածության մեջ, քայքայվում և վերստեղծվում, ձևավորելով էլեկտրոնային կոնդենսատ, որի ներքին փոխազդեցության շնորհիվ էներգիան պակաս է, քան անջատված էլեկտրոնների ագրեգատը: Գոյություն ունեցող էներգետիկ սպեկտրում հայտնվում է գերհաղորդիչ ՝ արգելված էներգիայի պետությունների տարածաշրջան:

Զուգավորված էլեկտրոնները տեղակայված են էներգիայի բացը: Էներգետիկ բացի չափը կախված է ջերմաստիճանից ՝ հասնելով առավելագույն բացարձակ զրոյի և ամբողջովին անհետանում է Տ. Գերհաղորդիչների մեծ մասի համար էներգիայի բացը կազմում է 10 -4 - 10 -3 eV:

Էլեկտրոնի ցրումը տեղի է ունենում ջերմային թրթռանքների և կեղտերի վրա, բայց հետ

ստորգետնյա վիճակից էլեկտրոնների հուզված վիճակին էլեկտրոնների անցման համար էներգիայի բացի առկայությունը պահանջում է ջերմային էներգիայի բավարար քանակություն, որը բացակայում է ցածր ջերմաստիճանում, հետևաբար, զուգավորված էլեկտրոնները չեն ցրված կառուցվածքային թերությունների վրա: Կուպերի զույգերի առանձնահատկությունն այն է, որ նրանք չեն կարող միմյանցից անկախ փոխել իրենց վիճակները, էլեկտրոնային ալիքներն ունեն նույն երկարությունը և փուլը, այսինքն. դրանք կարելի է համարել որպես մեկ ալիք, որը փաթաթում է կառուցվածքի թերությունները: Բացարձակ զրոյի դեպքում բոլոր էլեկտրոնները միացված են զույգերով, ընդարձակմամբ, որոշ զույգեր կոտրվում են, և բացը լայնությունը նվազում է, T St- ում բոլոր զույգերը ոչնչացվում են, բացի լայնությունը անհետանում է և գերհաղորդվում է:

Գերհաղորդական վիճակի անցումը տեղի է ունենում շատ նեղ ջերմաստիճանի տիրույթում, կառուցվածքի տարասեռությունը առաջացնում է միջակայքի ընդլայնում:

Գերհաղորդիչների ամենակարևոր հատկությունը `մագնիսական դաշտը չի ներթափանցում նյութի հաստության մեջ, ուժի գծերը անցնում են գերհաղորդիչի միջոցով (Meissner էֆեկտ) - այն փաստի պատճառով, որ գերհաղորդիչի մագնիսական դաշտում առաջանում է շրջանաձև չմշակված հոսանք, որը ամբողջովին փոխհատուցում է նմուշի ներսում արտաքին դաշտը: Մագնիսական դաշտի ներթափանցման խորությունը 10 -7 - 10 -8 մ է - գերհաղորդիչը իդեալական դիամագնիս է; մագնիսական դաշտից դուրս մղվել է (մշտական ​​մագնիս կարելի է կախել գերհաղորդիչ նյութի օղակի վրա, որում մագնիսով շրջանառվում են ոչ քայքայվող հոսանքները):

Գերհաղորդականության վիճակը խախտվում է, երբ մագնիսական դաշտի ուժը ավելի մեծ է, քան Հ. Ըստ մագնիսական դաշտի գործողության ներքո նյութի գերհաղորդիչ վիճակից սովորական էլեկտրական հաղորդունակության վիճակի անցման բնույթի ՝ առանձնանում են առաջին և երկրորդ տեսակի գերհաղորդիչները: Առաջին տիպի գերհաղորդիչների համար այս անցումը տեղի է ունենում կտրուկ, գերհաղորդիչների համար անցումային գործընթացը աստիճանական է H cj1 տիրույթում -

Հ cor2: Ընդմիջման ժամանակ նյութը գտնվում է տարասեռ վիճակում, որի ընթացքում գոյություն ունեն նորմալ և գերհաղորդիչ փուլերը, մագնիսական դաշտը աստիճանաբար ներթափանցում է գերհաղորդիչի մեջ, զրոյական դիմադրությունը պահպանվում է մինչև վերին կրիտիկական ինտենսիվությունը:

Կրիտիկական ինտենսիվությունը կախված է 1-ին տիպի գերհաղորդիչների ջերմաստիճանից:

2-րդ տիպի գերհաղորդիչները, միջանկյալ պետական ​​շրջանը ընդլայնվում է ջերմաստիճանի նվազմամբ:

Գերհաղորդականությունը կարող է կոտրվել գերհաղորդիչով անցնող հոսանքով, եթե այն գերազանցում է I St = 2πHH St (T) կրիտիկական արժեքը `1-ին տիպի գերհաղորդիչների համար (տիպ 2-ը ավելի բարդ է):

26 մետաղներն ունեն գերհաղորդականություն (հիմնականում 1-ին տիպի, 4,2-ից ցածր ջերմաստիճանային ջերմաստիճաններով), 13 տարրեր գերզգայունություն են ցուցաբերում բարձր ճնշումներում (սիլիկոն, գերմանան, թելուրիում, անտիմոնիա): Տուն չունեք պղինձ, ոսկի, արծաթ. Ցածր դիմադրությունը ցույց է տալիս էլեկտրոնների թույլ փոխազդեցությունը բյուրեղային ցանցի և ֆերո և հակաֆերոմագնիսների հետ: կիսահաղորդիչները թարգմանվում են դոպանտների մեծ կոնցենտրացիայի ավելացմամբ. բարձր դիէլեկտրիկ կայունությամբ (ֆերոէլեկտրիկներ) դիէլեկտրիկներում էլեկտրոնների միջև եղած Coulomb- ի հակադարձ ուժերը մեծապես թուլանում են, և դրանք կարող են ցուցադրել գերհաղորդականության հատկությունը: Intermetallic միացությունները և համաձուլվածքները պատկանում են տիպի 2 գերհաղորդիչներ, սակայն այդ բաժանումը բացարձակ չէ (տիպ 1 գերհաղորդիչը կարող է վերածվել տիպի 2 գերհաղորդիչի, եթե դրա մեջ ստեղծեք վանդակավոր թերությունների բավարար համակենտրոնացում) Գերհաղորդիչ դիրիժորների արտադրությունը կապված է տեխնոլոգիական դժվարություններ (դրանք ունեն փխրունություն, ցածր ջերմային հաղորդունակություն), պղնձով ստեղծում են գերհաղորդիչ կազմ (բրոնզե մեթոդ կամ կոշտ փուլային դիֆուզիոն մեթոդ ՝ սեղմում և նկարում); դիրքորոշումը բարակ niobium ֆիլամենտներից է մատրիցով անագ բրոնզ, ինչպես ջեռուցման անագ բրոնզ diffuses մեջ ԲՖ ձեւավորել գերհաղորդիչ ֆիլմի stanida niobium):

Թեստային հարցեր

1 Որ պարամետրերը կախված են մետաղների էլեկտրական հաղորդունակությունից:

2 Ո՞ր վիճակագրությունն է նկարագրում էլեկտրոնների էներգիայի բաշխումը մետաղների հաղորդունակության քվանտային տեսության մեջ:

3 Ինչն է որոշում ֆերմերի էներգիան (Ֆերմի մակարդակը) մետաղներում և ինչից է դա կախված:

4 Որո՞նք են մետաղի էլեկտրաքիմիական ներուժը:

5 Ինչն է որոշում մետաղում էլեկտրոնների ազատ ուղին:

6 համաձուլվածքների ձևավորում: Ինչպե՞ս է թերությունների առկայությունը մետաղների դիմադրողականության վրա:

7 Բացատրեք դիրիժորների դիմադրողականության ջերմաստիճանային կախվածությունը:

NSKurnakova 8 նմուշներ ρ և TKS համար պինդ լուծույթների և մեխանիկական խառնուրդների տեսակի համաձուլվածքների մեջ:

9 Էլեկտրական դիմադրության տարբեր արժեքներով հաղորդիչ նյութերի տեխնիկայում: Հայտերի համար պահանջներ `կախված դիմումից:

10 Գերհաղորդականության երևույթ: Սուպեր և կրիո-հաղորդիչների շրջանակները

6 լաբորատոր աշխատանք №2: Գովազդային համաձուլվածքների հատկությունների ուսումնասիրություն

Նպատակը ՝ ուսումնասիրել երկկողմանի համաձուլվածքների էլեկտրական հատկությունների փոփոխության օրինաչափությունները ՝ կախված դրանց կազմից:

Լաբորատոր աշխատանքի առաջին մասում հաշվի են առնվում տարբեր փուլային կոմպոզիցիաներով խառնուրդների երկու խումբ:

Առաջին խումբը ներառում է այնպիսի համաձուլվածքներ, որոնց բաղադրիչները A և B լուծարվում են միմյանց մեջ անսահմանափակորեն, աստիճանաբար փոխարինելով վանդակավոր կայաններում, ձևավորելով ամուր լուծումների շարունակական շարքը `համաձուլվածքի մեկ մաքուր բաղադրիչից մյուսը: Այս տեսակի ցանկացած խառնուրդ պինդ վիճակում միաֆազ է, բաղկացած է նույն կազմի նույնքան պինդ լուծույթի հատիկներից: Ամուր լուծույթի համաձուլվածքների օրինակ են պղինձ-նիկելը, Cu-Ni, germanium-silicon, Ge-Si և այլն: Երկրորդ խմբում ներառված են համաձուլվածքներ, որոնց բաղադրիչները գործնականում չեն լուծվում միմյանց մեջ, բաղադրիչներից յուրաքանչյուրը ձևավորում է իր հացահատիկը: Պինդ վիճակի համաձուլվածքը երկբազային է; այդպիսի համաձուլվածքները կոչվում են մեխանիկական խառնուրդներ: Մեխանիկական խառնուրդների տեսակի տեսակի համաձուլվածքների օրինակներ են `Cu-Ag պղինձ-արծաթե համակարգեր, Sn-Pb անագ-կապարի համակարգեր և այլն:

Մեխանիկական խառնուրդների տիպի խառնուրդների ձևավորման ընթացքում (Նկար 10, ա) հատկությունները փոխվում են գծային (լրացմամբ) և կազմում են մաքուր բաղադրիչների հատկությունների հատկությունների արժեքների միջին: Պինդ լուծույթների տեսակի համաձուլվածքների ձևավորման ժամանակ (Նկար 10, բ) հատկությունները տարբերվում են կորերով `առավելագույն և նվազագույն:

Նկար 10 - Ն.Ս. Կուռնակովի նախշերը: Ալյումինի փուլային կազմի և դրա հատկությունների միջև փոխհարաբերությունները

Մետաղների և համաձուլվածքների հիմնական էլեկտրական հատկությունները հետևյալն են. Էլեկտրական դիմադրություն ρ, μohm; դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից TKS, աստիճանի -1:

Վերջավոր երկարության դիրիժորի դիմադրություն լ և հատման S արտահայտված է հայտնի հակումով

(19)

Դիրիժորային նյութերի դիմադրողականությունը փոքր է և ընկած է 0,016-10 μOm.m:

Տարբեր մետաղական հաղորդիչների էլեկտրական դիմադրությունը հիմնականում կախված է տվյալ հաղորդիչի էլեկտրոնում միջին միջին ազատ ազատ ճանապարհից.

որտեղ μ = 1 / λ է էլեկտրոնների ցրման գործակիցը:

Մետաղների և համաձուլվածքների մեջ էլեկտրոդների ուղղորդված շարժման ցրման գործոնները դրական իոններ են, որոնք տեղակայված են վանդակավոր վայրերում: Մաքուր մետաղների մեջ, առավել կանոնավոր, չկարգավորվող բյուրեղային վանդակավոր ցանցով, որտեղ դրական իոնները պարբերաբար դասավորվում են տիեզերքում, էլեկտրոնների ցրումը փոքր է և որոշվում է հիմնականում վանդակապատման վայրերում իոնի իջեցման ամպլիտուդով, վանդակավոր տեղանքներում `մաքուր մետաղների համար ρ≈ A · μ – ը տաք է: որտեղ μ տաք է - էլեկտրոնների ցրման գործակից `վանդակավոր ջերմային թրթռանքների վրա: Էլեկտրոնների սփռման այս մեխանիզմը կոչվում է ֆոնոնի ցրվածություն վանդակավոր ջերմային թրթռանքների վրա:

Տ – ի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, վանդակավոր վայրերում դրական իոնների տատանումների լայնությունը մեծանում է, դաշտի գործողության ներքո ուղղությամբ շարժվող էլեկտրոնների ցրումը մեծանում է, միջին ազատ ուղին λ նվազում, և դիմադրությունը մեծանում է:

Նյութի դիմադրության աճը գնահատող արժեքը, երբ ջերմաստիճանը մեկ աստիճանով փոխվում է, կոչվում է TCS- ի էլեկտրական դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից.

(20)

որտեղ R 1 - նմուշի դիմադրությունը, որը չափվում է T 1 ջերմաստիճանում; R 2 - նույն նմուշի դիմադրությունը, որը չափվում է T 2 ջերմաստիճանում:

Մենք ուսումնասիրում ենք համաձուլվածքների երկու համակարգ. Cu-Ni համակարգը, որտեղ խառնուրդների բաղադրիչները (պղինձ և նիկել) բավարարում են միմյանց մեջ անսահմանափակ լուծելիության բոլոր պայմանները պինդ վիճակում, ուստի բյուրեղացման ավարտից հետո այս համակարգում ցանկացած համաձուլվածքներ կլինեն մեկ փուլային պինդ լուծում (Նկար 10, ա), և Cu-Ag համակարգը, որի բաղադրիչները (պղինձ և արծաթ) չեն բավարարում անսահմանափակ լուծելիության պայմանները, դրանց լուծելիությունը փոքր է նույնիսկ բարձր ջերմաստիճաններում (չի գերազանցում 10% -ը), իսկ 300 0 C- ից ցածր ջերմաստիճանում այնքան փոքր է, որ կարելի է համարել ի, դա բացակայում է, եւ ցանկացած խառնուրդ բաղկացած է մեխանիկական խառնուրդի պղնձի եւ արծաթի ձավարեղեն (Գծապատկեր 10b):

Հաշվի առեք կորը ρ ամուր լուծումների համար: Երբ ավելացնում եք խառնուրդի մյուս բաղադրիչի մաքուր բաղադրիչներից որևէ մեկին, նույն դասի դրական իոնների խիստ դասավորվածության մեջ միատեսակություն է նկատվում, ինչը դիտվում է մաքուր մետաղներում վանդակավոր վայրերում: Հետևաբար, պինդ լուծույթի պես համաձուլվածքում էլեկտրոնների ցրումը միշտ ավելի մեծ է, քան մաքուր բաղադրիչներից որևէ մեկի դեպքում ՝ մաքուր բաղադրիչների բյուրեղային վանդակապատի աղավաղման պատճառով, կամ, ինչպես ասում են, բյուրեղային վանդակապատի անսարքության բարձրացման պատճառով, քանի որ յուրաքանչյուր ներդրված ատոմ մաքուր բաղադրիչի համեմատ տարբեր տեսակի է: կետի արատ:

Դրանից պարզվում է, որ պինդ լուծման տիպի խառնուրդների համար ավելացվում է էլեկտրոնի սփռման ևս մեկ տեսակ `ցրվելով կետային թերություններով և էլեկտրական դիմադրողականությամբ:

(21)

Քանի որ սովորական է գնահատել ρ- ի բոլոր արժեքները T = 20 0 С- ում, պինդ լուծույթներով խառնուրդների համար որոշիչ գործոնը ցրվում է կետային թերությունների վրա: Բյուրեղային վանդակապատի ճշգրտության ամենամեծ խախտումները նկատվում են բաղադրիչների հիսուն տոկոս համակենտրոնացման շրջանում, կորը ρ- ն ունի առավելագույն արժեք այս տարածաշրջանում: 20 հարաբերությունից երևում է, որ TKS- ի դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը հակադարձ համեմատական ​​է դիմադրության R- ի, և, հետևաբար, հատուկ դիմադրության ρ; TKS կորը տարածաշրջանում ունի մեկ րոպե բաղադրիչներից հիսուն տոկոս հարաբերակցությամբ:

Լաբորատորիայի երկրորդ մասում հաշվի են առնվում բարձր հատուկ դիմադրություն ունեցող համաձուլվածքներ: Նման նյութերը ներառում են համաձուլվածքներ, որոնք նորմալ պայմաններում ունեն հատուկ էլեկտրական դիմադրություն ՝ առնվազն 0,3 մկմմմ-ից: Այս նյութերը լայնորեն օգտագործվում են տարբեր էլեկտրական չափիչ և էլեկտրական ջեռուցիչների, օրինակելի դիմադրության, դիմադրիչների և այլնի արտադրության մեջ:

Որպես կանոն, համաձուլվածքները օգտագործվում են էլեկտրական չափիչ գործիքների, մոդելի դիմադրության և ռեոստատների արտադրության համար, որոնք առանձնանում են ժամանակի ընթացքում իրենց հատուկ դիմադրության բարձր կայունությամբ և դիմադրության ցածր ջերմաստիճանի գործակիցով: Այս նյութերը ներառում են մանգանին, կոնստանտան և նիկրոմ:

Մանգանինը պղնձ-նիկելային խառնուրդ է, որը պարունակում է միջինը 2,5 ... 3.5% նիկել (կոբալտով), 11.5 ... 13.5% մանգան, 85.0 ... 89.0% պղինձ . Դոպինգը մանգանով, ինչպես նաև հատուկ ջերմային բուժում անցկացնել 400 ° C ջերմաստիճանում, թույլ է տալիս կայունացնել մանգանինի դիմադրությունը ջերմաստիճանի սահմաններում -100-ից մինչև 100 ° C: Manganin- ը պղնձի հետ զույգում ունի ջերմային-EMF շատ փոքր արժեք, ժամանակի դիմացկունության բարձր կայունություն, ինչը թույլ է տալիս այն լայնորեն կիրառել ամենաբարձր ճշգրտության դասերի դիմադրիչների և էլեկտրական չափիչ գործիքների արտադրության մեջ:

Կոստանդանը պարունակում է նույն բաղադրիչները, ինչպես մանգանինը, բայց տարբեր հարաբերակցություններում `նիկել (կոբալտով) 39 ... 41%, մանգան 1 ... 2%, պղինձ 56.1 ... 59.1%: Դրա էլեկտրական դիմադրությունը կախված չէ ջերմաստիճանից:

Նիքրոմները երկաթի վրա հիմնված համաձուլվածքներ են, որոնք կախված են դասակարգից ՝ 15 ... 25% քրոմ, 55 ... 78% նիկել, 1,5% մանգան: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են էլեկտրական ջեռուցման տարրերի արտադրության համար, քանի որ օդի բարձր ջերմաստիճանում նրանք ունեն լավ դիմադրություն ՝ այս համաձուլվածքների և դրանց օքսիդային ֆիլմերի գծային ընդլայնման ջերմաստիճանային գործակիցների սերտ արժեքների պատճառով:

Բարձր դիմադրություն ունեցող համաձուլվածքների շարքում, որոնք (բացառությամբ նիկրոմի) լայնորեն օգտագործվում են տարբեր ջեռուցման տարրերի արտադրության համար, անհրաժեշտ է նշել ջերմակայուն համաձուլվածքների ֆեֆալ և քրոմ: Դրանք պատկանում են Fe-Cr-Al համակարգին և իրենց կազմով պարունակում են 0,7% մանգան, 0,6% նիկել, 12 ... 15% քրոմ, 3,5 ... 5,5% ալյումին, իսկ մնացածը երկաթ: Այս համաձուլվածքները բարձր դիմացկուն են բարձր ջերմաստիճանում տարբեր գազային լրատվամիջոցների ազդեցության տակ գտնվող մակերեսի քիմիական ոչնչացման համար:

6.1 Լաբորատոր աշխատանք թիվ 2 ա կատարելու կարգը

Սկսելուց առաջ ծանոթացեք նկար 11-ում ներկայացված տեղադրման դիագրամին և չափումները իրականացնելու համար անհրաժեշտ գործիքներին:

Լաբորատոր տեղադրումը բաղկացած է թերմոստատից, որում գտնվում են ուսումնասիրվող նմուշները և չափիչ կամուրջ MO-62, ինչը հնարավորություն է տալիս իրական ժամանակում չափել նմուշի դիմադրությունը: Նմուշների հարկադիր սառեցման համար (T\u003e 25 ° C- ում) օդափոխիչը տեղադրվում է ջերմակարգի վրա, իսկ հետևի մակերևույթին կա ամբարտակ: Տերմոստատի աջ կողմում գտնվում է նմուշի համարի անջատիչը:

Նկար 11 - Լաբորատոր աշխատանքի տեսքի և չափման սխեման 2 ա

Նախքան աշխատանքը սկսելը, «N բազմապատկիչ» անջատիչները տեղադրեք 0.1 կամ 0.01 դիրքի վրա (ինչպես ցույց է տրված աղյուսակում), իսկ հինգ տասնօրյա անջատիչները `ծայրահեղ ձախ դիրքում` հակառակ սլաքի ուղղությամբ և համոզվեք, որ թերմոստատն անջատված է (միացրեք անջատիչը տերմոստատի առջևի վահանակում վերին դիրքում T≤25 ° C), հակառակ դեպքում, բացեք անջատիչը և միացրեք օդափոխիչը ցուցիչի լամպի տակ գտնվող միացված անջատիչով, այն տեղափոխելով այն ցածր դիրքի մինչև նորմալ ջերմաստիճանը հասնելու դեպքում, ապա անջատեք օդափոխիչը:

6.1.1. Նմուշի համարը սահմանեք -1-ի, ամրացնելով այն ջերմաստիճանը, որի ընթացքում չափումները կիրականացվեն `օգտագործելով ջերմաչափի վրա տեղադրված ջերմաչափ: չափիչ կամրջի բազմապատկիչը տեղափոխեք 0.01 դիրքի, այնուհետև միացրեք ցանցը ՝ օգտագործելով առջևի վահանակի վերևի աջ մասում տեղակայված անջատիչ անջատիչը, և ցանցի ցուցիչը կթողնի: Օգտագործելով տասնամյակների անջատիչներ, համոզվեք, որ գալվանաչափի ասեղը 0-ում է `սկզբում չափելով« ճշգրիտ »չափիչի կոճակը:

Դիմադրության ընտրություն `սկսելու ամենաբարձր տասնամյակը հաջորդական մոտարկումներով, արդյունքում ստացված արժեքը բազմապատկեք գործոնով և գրեք այն 3-րդ աղյուսակում:

Կրկնեք չափումները հաջորդ հինգ նմուշների համար, այնուհետև բազմապատկիչը տեղափոխեք 0.1-ի դիրքի վրա և շարունակեք չափումները 7-10-ի նմուշների համար:

6.1.2 Վերցրեք նմուշի համարի անջատիչը իր սկզբնական դիրքի վրա, փակեք տապոստի հետևի թիթեղը, միացրեք թերմոստատը (առջևի վահանակի անջատիչը ամբողջությամբ իջեցված է) և նմուշները տաքացրեք 50-70 ° C- ով, այնուհետև անջատեք թերմոստատը, բացեք ծածկը և արտադրեք 10 նմուշների դիմադրության չափումը նման է 6.1.1 կետի, գրանցելով յուրաքանչյուր ջերմաստիճանի համապատասխան ջերմաստիճանը:

Աղյուսակում 3. Գրանցված բոլոր տվյալները: Արդյունքները ցույց են տալիս ուսուցիչը:

6.2 Աշխատանքի կատարման կարգը 2b

Սկսելուց առաջ ծանոթացեք Նկար 12-ում ներկայացված տեղադրման դիագրամին և դրա իրականացման համար անհրաժեշտ գործիքներին:

Տեղադրումը բաղկացած է չափման միավորից (BI), որտեղ գտնվում է + 12V էլեկտրասնուցումը, ջերմաստիճանի չափման միավորը (BIT), թերմոստատը, որի մեջ տեղադրված նմուշները.

օդափոխիչ `նմուշների հարկադիր սառեցման, գործառնական ռեժիմների և ջերմաստիճանի նշման, անջատման օբյեկտների (նմուշի համարի անջատիչի, գործառնական ռեժիմի, ցանցի միացման, ջերմակարգավորման և հարկադիր սառեցման) միացման օդափոխիչ, ինչպես նաև RLC միավոր, որը թույլ է տալիս չափել բոլոր նմուշների դիմադրությունը իրական ժամանակում, ըստ ստացված հանձնարարականի .

Գծապատկեր 12 - Լաբորատոր աշխատանքի տեսքի և չափման սխեման 2b

Տեղադրումը ցանցին միացնելուց առաջ համոզվեք, որ K1 ցանցի էլեկտրական անջատիչը, որը գտնվում է չափիչ միավորի աջ կողմում և RLC հաշվիչի էլեկտրական անջատիչը գտնվում են «Անջատված» դիրքում:

6.2.1 Incանցում ներառեք RLC- ի չափիչ և չափման միավոր (BI):

6.2.2 K2- ը միացրեք BI- ին ճիշտ դիրքում (ջերմակայանից անջատված), կարմիր LED- ն անջատված է:

6.2.3 BI շահագործման ռեժիմ K4 փոխարկիչի անջատիչը գտնվում է ստորին դիրքում:

6.2.4 Միացրեք անջատիչի «բազմապատկիչը» - 1: 100, 1: 1 (միջին դիրքը):

6.2.5 Անջատիչները P1 և P2 (նմուշի համարները) - R1 դիրքում:

6.2.6 K3 միացման անջատիչ (օդափոխիչ) - OFF (ներքևի դիրքը):

6.2.7 Միացրեք BI- ի էլեկտրասնուցումը (անջատիչ անջատիչ K1- ը, որը գտնվում է BI- ի աջ կողմում, գտնվում է «միացված» դիրքում, կանաչ LED- ն լույս է տալիս), միացրեք «բազմապատկիչ» անջատիչի անջատիչը 1: 100-ին, համոզվեք, որ նմուշների ջերմաստիճանը 20-ի սահմաններում է: 25 ° C

նախկինում միացնելով ջերմաստիճանի էկրանը `համառոտ սեղմելով միավորի հետևի վահանակի վրա կոճակը, հակառակ դեպքում բարձրացրեք թերմոստատի կափարիչը դեպի վերև, օգտագործելով պտուտակը BI- ի կափարիչով և միացնել օդափոխիչը, միացնելով նմուշները նշված սահմաններում:

6.2.8 Միացրեք RLC- մետր հզորությունը և ընտրեք դրա վրա դիմադրության չափման ռեժիմը:

6.2.9 BI- ի միջոցով օգտագործելով «N նմուշը» անջատիչը, միմյանց միջոցով չափեք 10 նմուշների դիմադրությունը սենյակային ջերմաստիճանում (20-25), այնուհետև վերադարձրեք այն իր սկզբնական դիրքում, մուտքագրեք տվյալները Աղյուսակ 3-ում:

6.2.10 Միացրեք BI ջերմակարգը, միացրեք դիրքի K2 «ON» դիրքը (կարմիր LED- ն վառվում է) և տաքացրեք մինչև 50-60 ° С, բարձրացրեք օդափոխիչի կափարիչը BI- ի վրա և միացրեք օդափոխիչը (K3 - up):

6.2.11 Կատարեք 10 նմուշների դիմադրության չափումներ, ինչպես և 6.2.9 պարագրաֆը, միաժամանակ ամրացնելով այն ջերմաստիճանը, որի համար կատարվել է չափումը յուրաքանչյուր նմուշի համար: Տվյալները պետք է մուտքագրվեն աղյուսակում 3. «N նմուշը» փոխեք սկզբնական դիրքում, իսկ բազմապատկիչը ՝ միջին դիրքում:

6.2.12 Շարունակեք ջեռուցել ջերմակարգը մինչև T = 65 С ՝ իջեցնելով օդափոխիչի կափարիչը: Անջատեք թերմոստատը, BI- ին անջատիչ K2- ը ճիշտ դիրքում է (կարմիր LED- ն անջատված է):

6.2.13 Անջատիչի K4- ի «ռեժիմի ռեժիմը» ​​միացրեք 2-րդ դիրքի BI- ին, իսկ բազմապատկիչը ՝ 1: 1 դիրքի, բարձրացրեք օդափոխիչի կափարիչը:

6.2.14 Այլընտրանքորեն չափելով R1, R2, R3, R4 յուրաքանչյուր (5-10) ջերմաստիճանը (25-30) С և մուտքագրեք տվյալները աղյուսակ 4-ում: Երբ ջերմաստիճանը հասնում է (25-30) ℃ սահմանեք բազմապատկիչի անջատիչը - միջին դիրքում, ապա անջատեք ցանցը երկու սարքերում: (Նմուշ 1-պղինձ, նմուշ 2- նիկել, նմուշ 3- կոնստանտան, նմուշ 4- նիշրոմ):

Զեկույցը պետք է պարունակի.

Աշխատանքի նպատակը.

Տեղադրման սխեմայի հակիրճ նկարագրություն;

Աշխատանքային բանաձևեր, բացատրություններ, հաշվարկման օրինակներ;

Փորձնական արդյունքները բերված են աղյուսակ 1-ի (կամ աղյուսակների 3-րդ և 4-րդ) և ρ և TKS- ի կախվածության երկու գծապատկերների վրա Cu-Ag և Cu-Ni համակարգերի համար համաձուլվածքների կազմի վրա, իսկ 6.2.13-6.2.16 բաժինների համար `դիմադրության կախվածությունը: t ℃ չորս նմուշների համար;

Եզրակացությունները հիմնված են փորձարարական արդյունքների և առաջարկվող գրականության ուսումնասիրության վրա:

Աղյուսակ 3 - ρ և TKS կախվածության համաձուլվածքը համաձուլվածքների կազմից

Դիրիժորի երկարությունը L = 2 մ; հատված S = 0,053 մկմ:
;
.

Աղյուսակ 4 Նմուշի դիմադրության կախվածության ջերմաստիճանի ուսումնասիրությունը

Գրականություն

1 Pasynkov V.V., Sorokin V.S. Էլեկտրոնային ճարտարագիտության նյութեր. Դասագիրք: - 2-րդ հր. - Մ.: Ավելի բարձր: դպրոց., 1986. - 367 էջ.

2 էլեկտրական նյութերի ձեռնարկ / Էդ. Յու.Վ. Կորիցկին, Վ.Վ. Պասինկովան, Բ.Մ. Թարեևա: - Մ .: Էներգոիզդատ, 1988. v.3.

3 նյութեր գործիքավորման և ավտոմատացման մեջ: Ձեռնարկ / Էդ. Յու.Մ. Պյատինա, - Մ.: Mashinostroenie, 1982:

4 Բոնդարենկո Գ.Գ., Կաբանովա Տ.Ա., Ռյբալկո Վ.Վ. Նյութերի գիտություն.- Մ .: Յուրայտ հրատարակչություն, 2012. 359 էջ:

ρ · 10 2, TKS · 10 3,

մոհմ · մ 1 / կարկուտ

Ag 100 80 60 40 20 0

Cu 0 20 40 60 80 100

ρ · 10, TKS,

մոհմ · մ 1 / կարկուտ:

Cu 100 80 60 40 20 0

Ni 0 20 40 60 80 100

Դասացուցակ ուսուցիչի համար - Kirshina I.A. - Ասոց., Տ.գ.թ.

Գրեթե բոլոր նյութերի էլեկտրական դիմադրությունը կախված է ջերմաստիճանից: Այս կախվածության բնույթը տարբեր նյութերի համար տարբեր է:

Բյուրեղային կառուցվածքով մետաղների դեպքում էլեկտրոնների, որպես լիցքավորող կրիչների էլեկտրական ճանապարհների սահմանափակությունը սահմանափակվում է բյուրեղային վանդակապատի վայրերում տեղակայված իոնների հետ դրանց բախմամբ: Բախումներում էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան փոխանցվում է վանդակավոր ցանցին: Յուրաքանչյուր բախումից հետո էլեկտրոնները, էլեկտրական դաշտային ուժերի գործողության ներքո, կրկին վերցնում են արագությունը և հետևյալ բախումների ընթացքում ձեռք բերված էներգիան տալիս են բյուրեղային վանդակապատի իոններին ՝ ավելացնելով դրանց թրթռումները, ինչը հանգեցնում է նյութի ջերմաստիճանի բարձրացման: Այսպիսով, էլեկտրոնները կարող են համարվել միջնորդներ `էլեկտրական էներգիան ջերմության վերածելու միջոցով: Temperatureերմաստիճանի բարձրացումն ուղեկցվում է մի նյութի մասնիկների քաոսային ջերմային շարժման աճով, ինչը հանգեցնում է դրանց հետ էլեկտրոնների բախումների քանակի աճին և խոչընդոտում էլեկտրոնների կանոնավոր շարժմանը:

Մետաղների մեծ մասի համար, գործող ջերմաստիճանում, դիմադրությունը մեծանում է գծային:

ուր և - հատուկ դիմադրություններ նախնական և վերջնական ջերմաստիճանում.

- կայուն է այս մետաղի գործակիցի համար, որը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից (TKS);

T1i T2 - նախնական և վերջնական ջերմաստիճանը:

Երկրորդ տեսակի դիրիժորների համար ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է դրանց իոնիզացման բարձրացմանը, հետևաբար, այս տեսակի դիրիժորների TKS- ն բացասական է:

Նյութերի դիմադրողականության արժեքները և դրանց TKS- ը տրված են տեղեկատու գրքերում: Սովորաբար, դիմադրության արժեքները սովորաբար տրվում են +20 ° C ջերմաստիճանում:

Դիրիժորի դիմադրությունը որոշվում է արտահայտությամբ

R2 = R1
(2.1.2)

Առաջադրանք 3 Օրինակ

Որոշեք պղնձի մետաղալարով երկկողմանի փոխանցման գծի դիմադրությունը + 20 ° C և +40 ° C ջերմաստիճանում, եթե մետաղալարերի խաչմերուկը S =

120 մմ իսկ գծի երկարությունը l = 10 կմ է:

Լուծում

Ըստ հղման աղյուսակների մենք գտնում ենք դիմադրողականություն պղինձ + 20 ° C ջերմաստիճանում և դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից :

= 0,0175 Օմ մմ / մ; = 0,004 աստիճան .

Որոշեք լարերի դիմադրությունը T1 = +20 ° C ջերմաստիճանում R = բանաձևով հաշվի առնելով գծի առաջ և հակառակ լարերի երկարությունը.

R1 = 0, 0175
2 = 2.917 ohms:

Լարերի դիմադրությունը + 40 ° C ջերմաստիճանում, որը մենք գտնում ենք բանաձևով (2.1.2)

R2 = 2.917 = 3.15 օհմ:

Առաջադրանք

Օդի եռալար գիծը `L երկարությամբ, պատրաստված է մետաղալարով, որի նշանը տրված է 2.1-ին աղյուսակում: Անհրաժեշտ է գտնել «?» Նշանի կողմից նշված արժեքը `օգտագործելով այս օրինակը և ընտրելով ընտրանքը` 2.1-ին աղյուսակում նշված տվյալներով:

Պետք է նշել, որ խնդիրը, ի տարբերություն օրինակի, նախատեսում է հաշվարկներ, որոնք կապված են մեկ մետաղալարային գծի հետ: Չմեկուսացված լարերի դասարաններում նամակում նշվում է մետաղալարերի նյութը (A - ալյումին; M - պղինձ), իսկ համարը `մետաղալարերի խաչմերուկըմմ .

Աղյուսակ 2.1

Թեմայի նյութի ուսումնասիրությունն ավարտվում է թիվ 2 թեստերով աշխատանքով (TOE-

ETM / PM »և թիվ 3 (TOE - ETM / IM)

Հաղորդիչի մասնիկները (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ), որոնք ներգրավված չեն հոսանքի ձևավորման մեջ, գտնվում են ջերմային շարժման մեջ, իսկ հոսանք ձևավորող մասնիկները միաժամանակ գտնվում են ջերմային և ուղղություններով շարժումների մեջ ՝ էլեկտրական դաշտի գործողության ներքո: Դրա շնորհիվ հոսանքը ձևավորող մասնիկների և դրա ձևավորմանը չմասնակցող մասնիկների միջև կան բազմաթիվ բախումներ, որոնցում առաջինը տալիս է իրենց կողմից փոխանցված ընթացիկ աղբյուրի էներգիայի մի մասը: Որքան շատ բախումներ են լինում, այնքան դանդաղ է հոսքը կազմող մասնիկների կանոնավոր շարժման արագությունը: Ինչպես երևում է բանաձևից I = enndարագության անկումը հանգեցնում է հոսանքի նվազմանը: Կոչվում է դիրիժորի հատկությունը բնութագրող մասշտաբի քանակը դիրիժորի դիմադրություն:  Օմի օրենքի բանաձևից ՝ դիմադրություն Օհ - դիրիժորի դիմադրություն, որում հոսանքը ձեռք է բերվում ուժով 1 ա  դիրիժորի ծայրերում լարման ներքո 1-ին մեջ:

Դիրիժորի դիմադրությունը կախված է դրա երկարությունից l, խաչմերուկից S և նյութից, որը բնութագրվում է դիմադրողականությամբ Որքան երկար է դիրիժորը, այնքան ժամանակի յուրաքանչյուր միավորի վրա ավելի մեծ է հոսանքը կազմող մասնիկների բախումները, որոնց մասնակցմանը մասնակցող մասնիկները չեն մասնակցում, և, հետևաբար, ավելի մեծ է դիրիժորի դիմադրությունը: Որքան փոքր է դիրիժորի խաչմերուկը, այնքան խիտ է հոսքը կազմող մասնիկների հոսքը, և ավելի հաճախ դրանք բախվում են դրա ձևավորմանը չմասնակցող մասնիկների հետ, և, հետևաբար, ավելի մեծ է դիրիժորի դիմադրությունը:

Էլեկտրական դաշտի գործողության ներքո բախումների միջև հոսանք ձևավորող մասնիկները արագորեն շարժվում են ՝ ավելացնելով իրենց կինետիկ էներգիան դաշտի էներգիայի պատճառով: Երբ բախվում են մասնիկների հետ, որոնք հոսանք չեն կազմում, նրանք իրենց կինետիկ էներգիայի մի մասը փոխանցում են նրանց: Արդյունքում, դիրիժորի ներքին էներգիան մեծանում է, ինչը արտաքին դրսևորվում է դրա ջեռուցման մեջ: Մտածեք, թե արդյոք ջեռուցվում է դիրիժորի դիմադրությունը:

Էլեկտրական միացումում կա պողպատե մետաղալարով կծիկ (լարային, Նկար 81, ա): Շղթան փակելով, մենք կսկսենք ջեռուցել մետաղալարերը: Որքան ավելի շատ տաքացնենք այն, ավելի քիչ ուժեղություն է ցույց տալիս: Դրա նվազումը պայմանավորված է նրանով, որ երբ մետաղները ջեռուցվում են, դրանց դիմադրությունն աճում է: Այսպիսով, լույսի լամպի մազերի դիմադրությունը, երբ այն անջատված է, մոտավոր է 20 օմվառելիս (2900 ° C) - 260 ohm. Երբ մետաղը ջեռուցվում է, էլեկտրոնների ջերմային շարժումը և բյուրեղային վանդակներում իոնների տատանումների արագությունը մեծանում են, ինչի արդյունքում ավելանում է իոններով հոսանք ձևավորող էլեկտրոնների բախումների քանակը: Սա առաջացնում է դիրիժորի դիմադրության մեծացում *: Մետաղներում անլար էլեկտրոնները շատ խստորեն կապված են իոնների հետ, հետևաբար, երբ մետաղները ջեռուցվում են, անվճար էլեկտրոնների քանակը մնում է գրեթե անփոփոխ:

* (Ելնելով էլեկտրոնային տեսությունից `անհնար է բխել ջերմաստիճանի նկատմամբ դիմադրության կախվածության ճշգրիտ օրենքը: Նման օրենքը սահմանվում է քվանտային տեսության համաձայն, որում էլեկտրոնը համարվում է որպես ալիքային հատկություններ պարունակող մասնիկ, իսկ մետաղի միջոցով հաղորդիչ էլեկտրոնի տեղափոխումը ՝ որպես էլեկտրոնային ալիքների տարածման գործընթաց, որի երկարությունը որոշվում է դե Բրոգլիի հարաբերությամբ:)

Փորձերը ցույց են տալիս, որ երբ տարբեր նյութերի հաղորդիչների ջերմաստիճանը փոխվում է նույն թվով աստիճաններով, դրանց դիմադրությունը տատանվում է անհավասար: Օրինակ, եթե պղնձի դիրիժորը դիմադրություն ուներ 1 օմապա ջեռուցելուց հետո 1 ° C  նա դիմադրություն կունենա 1,004 օմև վոլֆրամ - 1,005 օմ Դիրիժորի դիմադրության կախվածությունը դրա ջերմաստիճանից բնութագրելու համար ներմուծվում է մի քանակություն, որը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից: 1 ohm- ով դիրիժորի դիմադրության դիմադրության փոփոխությամբ չափված սալալ քանակությունը, որը վերցվում է 0 ° C ջերմաստիճանում, նրա ջերմաստիճանի փոփոխությունից 1 ° C- ով, կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից. Այսպիսով, վոլֆրամի համար այս գործակիցը հավասար է 0,005 աստիճան -1պղնձի համար - 0,004 աստիճան -1:  Դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը կախված է ջերմաստիճանից: Մետաղների համար ջերմաստիճանը քիչ է տարբերվում: Փոքր ջերմաստիճանի տիրույթով, այն համարվում է կայուն այս նյութի համար:

Մենք բխում ենք մի բանաձև, որը հաշվարկում է դիրիժորի դիմադրությունը ՝ հաշվի առնելով դրա ջերմաստիճանը: Ենթադրենք, որ Ռ 0  - դիրիժորի դիմադրություն at 0 ° Cերբ ջեռուցվում է 1 ° C  այն կավելանա αR 0, և երբ ջեռուցվում է տ °  - վրա αRt °  և դառնում է R = R 0 + αR 0 տ °կամ

Մետաղների դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից հաշվի է առնվում, օրինակ, էլեկտրական տաքացուցիչների, լամպերի պարույրների արտադրության մեջ. Պարույրային մետաղալարերի երկարությունը և թույլատրելի ամպերը հաշվարկվում են տաքացվող վիճակում դրանց դիմադրությունից: Մետաղների դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է դիմադրության ջերմաչափերում, որոնք օգտագործվում են պայթեցման վառարաններում մետաղական ջերմային շարժիչների, գազի տուրբինների, մետաղի և այլնի ջերմաստիճանը չափելու համար: Այս ջերմաչափը բաղկացած է բարակ պլատինի (նիկել, երկաթ) կծիկային վերքից, որը պատրաստված է ճենապակուց և տեղադրվում է պաշտպանիչ դեպքում: Դրա ծայրերը ներառված են էլեկտրական միացումով `ջրաչափիչով, որի սանդղակն ավարտվում է աստիճաններով: Երբ խխունջը ջեռուցվում է, միացումում հոսանքը նվազում է, ինչի պատճառով շարժիչի ասեղը շարժվում է, ինչը ցույց է տալիս ջերմաստիճանը:

Այս տարածքի դիմադրության հակադարձումը, շղթան կոչվում է էլեկտրական հաղորդման դիրիժոր  (էլեկտրական հաղորդունակություն): Դիրիժորի դիրքի ջերմությունը Որքան մեծ է դիրիժորի դիրիժորությունը, այնքան ցածր է նրա դիմադրությունը և այնքան ավելի լավ է անցկացնում հոսանքը: Հաղորդակցման միավորի անվանումը   Դիրիժորի դիմադրություն 1 օմ  կանչված սիմեններ

Նվազելով ջերմաստիճանի դիմադրությունը նվազում է: Բայց կան մետաղներ և համաձուլվածքներ, որոնց դիմադրությունը յուրաքանչյուր մետաղի և համաձուլվածքի համար որոշված ​​ցածր ցատկով որոշմամբ կտրուկ նվազում է և դառնում անհետացող փոքր `գրեթե զրոյական (նկ. 81, բ): Գալիս է գերհաղորդականություն - դիրիժորը գործնականում ոչ մի դիմադրություն չունի, և միանգամից դրա մեջ հուզված հոսանքը գոյություն ունի երկար ժամանակ, մինչդեռ դիրիժորը գտնվում է գերհաղորդականության ջերմաստիճանում (փորձարկումներից մեկում հոսանքը նկատվել է ավելի քան մեկ տարի): Երբ հոսանք է անցնում գերհաղորդիչի միջոցով 1200 ա / մմ 2  ջերմության բացթողում չի նկատվել: Միաձուլվող մետաղները, որոնք հոսանքի լավագույն դիրիժորներն են, չեն անցնում գերհաղորդական վիճակի մեջ մինչև այն չափազանց ցածր ջերմաստիճանը, որի ընթացքում կատարվել են փորձերը: Օրինակ ՝ այս փորձարկումներում պղինձը հովացավ 0,0156 ° K,  ոսկի - դեպի 0,0204 ° Կ.  Եթե ​​հնարավոր լիներ գերհաղորդականություն ունեցող համաձուլվածքներ ձեռք բերել սովորական ջերմաստիճանում, ապա դա մեծ նշանակություն կունենար էլեկտրատեխնիկայի համար:

Ըստ ժամանակակից հասկացությունների, գերհաղորդականության հիմնական պատճառը պարտադիր էլեկտրոնային զույգերի ձևավորումն է: Ազատ էլեկտրոնների միջև գերհաղորդականության ջերմաստիճանում փոխանակման ուժերը սկսում են գործել, ինչի հետևանքով էլեկտրոնները ձևավորում են պարտադիր էլեկտրոնային զույգեր: Պարտավորված էլեկտրոնների զույգերից նման էլեկտրոնային գազը ունի տարբեր հատկություններ, քան սովորական էլեկտրոն գազը - այն շարժվում է գերհաղորդիչում `առանց վրիպելու մասին վանդակավոր կայքերի վերաբերյալ: