Ցանկացած հաղորդիչի բնութագրիչներից մեկը էլեկտրական հոսանքնյութը դիմադրության կախվածությունն է ջերմաստիճանից: Եթե ​​դուք այն պատկերում եք գրաֆիկի տեսքով, որտեղ հորիզոնական առանցքի վրա նշված են ժամանակային միջակայքերը (t), իսկ ուղղահայաց առանցքի վրա նշված է օմիկ դիմադրության արժեքը (R), դուք կստանաք կոտրված գիծ: Դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից սխեմատիկորեն բաղկացած է երեք բաժիններից. Առաջինը համապատասխանում է թեթև տաքացմանը. այս պահին դիմադրությունը շատ փոքր է փոխվում: Դա տեղի է ունենում մինչև որոշակի կետ, որից հետո գրաֆիկի գիծը կտրուկ բարձրանում է. սա երկրորդ բաժինն է: Երրորդ և վերջին բաղադրիչը ուղիղ գիծ է, որը ձգվում է դեպի վեր այն կետից, որտեղ կանգ է առել R-ի աճը, հորիզոնական առանցքի նկատմամբ համեմատաբար փոքր անկյան տակ։

Այս գրաֆիկի ֆիզիկական իմաստը հետևյալն է. դիմադրության կախվածությունը հաղորդիչի ջերմաստիճանից նկարագրվում է պարզ ձևով, մինչև ջեռուցման արժեքը գերազանցի տվյալ նյութին բնորոշ որոշակի արժեքը: Բերենք վերացական օրինակ՝ եթե +10°C ջերմաստիճանում նյութի դիմադրությունը 10 Օմ է, ապա մինչև 40°C R-ի արժեքը գործնականում չի փոխվում՝ մնալով չափման սխալի սահմաններում։ Բայց արդեն 41°C ջերմաստիճանում կլինի դիմադրության թռիչք մինչև 70 Օմ: Եթե ​​ջերմաստիճանի հետագա աճը չի դադարում, ապա յուրաքանչյուր հաջորդ աստիճանի համար կլինի լրացուցիչ 5 Օմ:

Այս հատկությունը լայնորեն օգտագործվում է տարբեր էլեկտրական սարքերում, ուստի բնական է պղնձի վերաբերյալ տվյալներ տրամադրել որպես ամենատարածված նյութերից մեկը So, համար: պղնձե հաղորդիչՅուրաքանչյուր լրացուցիչ աստիճանի համար ջեռուցումը հանգեցնում է դիմադրության բարձրացմանը հատուկ արժեքի կես տոկոսով (կարելի է գտնել տեղեկատու աղյուսակներում, որոնք տրված են 20 ° C, 1 մ երկարությամբ 1 քառ. մմ խաչմերուկով):

Երբ այն հայտնվում է մետաղական հաղորդիչում, առաջանում է էլեկտրական հոսանք՝ տարրական մասնիկների ուղղորդված շարժում՝ լիցքով։ Մետաղական հանգույցներում տեղակայված իոնները չեն կարողանում երկար ժամանակ պահել էլեկտրոնները իրենց արտաքին ուղեծրերում, ուստի նրանք ազատորեն շարժվում են նյութի ողջ ծավալով մեկ հանգույցից մյուսը: Այս քաոսային շարժումը պայմանավորված է արտաքին էներգիայով՝ ջերմությամբ։

Թեև շարժման փաստն ակնհայտ է, այն ուղղորդված չէ, հետևաբար չի դիտարկվում որպես հոսանք։ Երբ էլեկտրական դաշտէլեկտրոնները կողմնորոշվում են ըստ իր կոնֆիգուրացիայի՝ կազմելով ուղղորդված շարժում։ Բայց քանի որ ջերմային էֆեկտը ոչ մի տեղ չի անհետացել, քաոսային շարժվող մասնիկները բախվում են ուղղորդված դաշտերին։ Մետաղական դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից ցույց է տալիս հոսանքի անցման հետ կապված միջամտության չափը: Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է հաղորդիչի R-ը:

Ակնհայտ եզրակացություն. նվազեցնելով ջեռուցման աստիճանը, կարող եք նվազեցնել դիմադրությունը: (մոտ 20°K) ճշգրիտ բնութագրվում է նյութի կառուցվածքում մասնիկների ջերմային քաոսային շարժման զգալի նվազմամբ։

Հայտնաբերվել է հաղորդիչ նյութերի համարվող հատկությունը լայն կիրառությունէլեկտրատեխնիկայում։ Օրինակ, դիրիժորի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է էլեկտրոնային սենսորների մեջ: Իմանալով դրա արժեքը ցանկացած նյութի համար՝ դուք կարող եք թերմիստոր պատրաստել, միացնել այն թվային կամ անալոգային ընթերցանության սարքին, կատարել սանդղակի համապատասխան չափաբերում և օգտագործել այն որպես այլընտրանքային սկզբունք, քանի որ հուսալիությունը ավելի բարձր, իսկ դիզայնը ավելի պարզ է:

Բացի այդ, դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից հնարավորություն է տալիս հաշվարկել էլեկտրական շարժիչի ոլորունների ջեռուցումը:

Կան տարբեր պայմաններ, որի դեպքում լիցքակիրները անցնում են որոշակի նյութերի միջով։ Իսկ էլեկտրական հոսանքի լիցքի վրա ուղղակիորեն ազդում է դիմադրությունը, որն ունի կախվածություն միջավայրը. Էլեկտրական հոսանքի հոսքը փոխող գործոնները ներառում են ջերմաստիճանը: Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք դիրիժորի դիմադրության կախվածությանը ջերմաստիճանից:

Մետաղներ

Ինչպե՞ս է ջերմաստիճանը ազդում մետաղների վրա: Այս կապը պարզելու համար իրականացվել է հետևյալ փորձը՝ լարերի միջոցով միմյանց միացված են մարտկոցը, ամպաչափը, լարը և այրիչը։ Այնուհետեւ դուք պետք է չափեք ընթացիկ շղթայում: Ընթերցումները կատարելուց հետո անհրաժեշտ է այրիչը մոտեցնել մետաղալարին և տաքացնել այն: Երբ մետաղալարը տաքացվում է, կարելի է տեսնել, որ դիմադրությունը մեծանում է, իսկ մետաղի հաղորդունակությունը նվազում է:

1. Մետաղական մետաղալար
2. Մարտկոց
3. Ամպերաչափ

Կախվածությունը նշվում և հիմնավորված է բանաձևերով.

Այս բանաձևերից հետևում է, որ հաղորդիչի R-ն որոշվում է բանաձևով.

Մետաղական դիմադրության ջերմաստիճանից կախվածության օրինակը ներկայացված է տեսանյութում.

Պետք է նաև ուշադրություն դարձնել այնպիսի հատկության վրա, ինչպիսին է գերհաղորդականությունը: Եթե ​​շրջակա միջավայրի պայմանները նորմալ են, ապա երբ հաղորդիչները սառչում են, նրանք նվազեցնում են իրենց դիմադրությունը: Ստորև բերված գրաֆիկը ցույց է տալիս, թե ինչպես է ջերմաստիճանը և դիմադրողականությունսնդիկի մեջ։

Գերհաղորդունակությունը մի երևույթ է, որը տեղի է ունենում, երբ նյութը հասնում է կրիտիկական ջերմաստիճանի (ավելի մոտ զրոյական Կելվինին), որի դեպքում դիմադրությունը հանկարծակի նվազում է մինչև զրոյի:

Գազեր

Գազերը գործում են որպես դիէլեկտրիկներ և չեն կարող էլեկտրական հոսանք անցկացնել: Իսկ որպեսզի այն ձեւավորվի, լիցքակիրներ են պետք։ Նրանց դերը խաղում են իոնները, և դրանք առաջանում են արտաքին գործոնների ազդեցության պատճառով։

Կախվածությունը կարելի է ցույց տալ օրինակով: Փորձի համար օգտագործվում է նույն դիզայնը, ինչ նախորդ փորձի ժամանակ, միայն հաղորդիչները փոխարինվում են մետաղական թիթեղներով։ Նրանց միջև պետք է լինի փոքր տարածություն: Ամպերաչափը պետք է ցույց տա, որ հոսանք չկա: Թիթեղների միջև ջահը տեղադրելիս սարքը ցույց կտա այն հոսանքը, որն անցնում է գազային միջավայրով:

Ստորև ներկայացված է գազի արտանետման ընթացիկ-լարման բնութագրերի գրաֆիկը, որը ցույց է տալիս, որ սկզբնական փուլում իոնացման աճը մեծանում է, այնուհետև հոսանքի կախվածությունը լարումից մնում է անփոփոխ (այսինքն, երբ լարումը մեծանում է, հոսանքը մնում է նույնը) և կտրուկ բարձրացումընթացիկ ուժը, որը հանգեցնում է դիէլեկտրական շերտի քայքայման:

Դիտարկենք գազերի հաղորդունակությունը գործնականում։ Գազերում էլեկտրական հոսանքի անցումը օգտագործվում է լյումինեսցենտային լամպերի և լամպերի մեջ: Այս դեպքում կաթոդը և անոդը, երկու էլեկտրոդները տեղադրվում են կոլբայի մեջ, որի ներսում կա իներտ գազ։ Ինչպե՞ս է այս երեւույթը կախված գազից: Երբ լամպը միացված է, երկու թելերը տաքանում են և ստեղծվում է ջերմային արտանետում: Լամպի ներսը պատված է ֆոսֆորով, որն արձակում է մեր տեսած լույսը: Ինչպե՞ս է սնդիկը կախված ֆոսֆորից: Սնդիկի գոլորշին, երբ ռմբակոծվում է էլեկտրոններով, առաջացնում է ինֆրակարմիր ճառագայթում, որն էլ իր հերթին լույս է արձակում։

Եթե ​​լարումը կիրառվում է կաթոդի և անոդի միջև, տեղի է ունենում գազի փոխանցում:

Հեղուկներ

Հեղուկի հոսանքի հաղորդիչները անիոններ և կատիոններ են, որոնք շարժվում են էլեկտրականության պատճառով արտաքին դաշտ. Էլեկտրոններն ապահովում են փոքր հաղորդունակություն: Դիտարկենք դիմադրության կախվածությունը հեղուկների ջերմաստիճանից։

1. Էլեկտրոլիտ
2. Մարտկոց
3. Ամպերաչափ

Ջեռուցման վրա էլեկտրոլիտների ազդեցության կախվածությունը սահմանվում է բանաձևով.

Որտեղ a-ն ջերմաստիճանի բացասական գործակիցն է:

Ինչպես է R-ն կախված տաքացումից (t) ցույց է տրված ստորև բերված գրաֆիկում.

Այս կախվածությունը պետք է հաշվի առնել մարտկոցները և մարտկոցները լիցքավորելիս:

Կիսահաղորդիչներ

Ինչպե՞ս է դիմադրությունը կախված կիսահաղորդիչների ջեռուցումից: Նախ, եկեք խոսենք թերմիստորների մասին: Սրանք սարքեր են, որոնք փոխում են իրենց էլեկտրական դիմադրությունջերմության ազդեցության տակ. Այս կիսահաղորդիչն ունի դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից (TCR), որը մեծության կարգով բարձր է, քան մետաղներինը: Թե՛ դրական, թե՛ բացասական հաղորդիչները ունեն որոշակի հատկանիշներ:

Որտեղ՝ 1-ը TKS է զրոյից պակաս; 2 - TCS-ն զրոյից մեծ է:

Որպեսզի հաղորդիչները, ինչպիսիք են թերմիստորները, սկսեն աշխատել, հիմք է ընդունվում ընթացիկ-լարման բնութագրիչի ցանկացած կետ.

• եթե տարրի ջերմաստիճանը զրոյից պակաս է, ապա այդպիսի հաղորդիչներն օգտագործվում են որպես ռելեներ.
• փոփոխվող հոսանքը, ինչպես նաև ինչ ջերմաստիճան և լարում վերահսկելու համար օգտագործեք գծային հատված:

Թերմիստորները օգտագործվում են ստուգման և չափման ժամանակ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, որոնք իրականացվում են գերբարձր հաճախականություններով։ Դրա շնորհիվ այս հաղորդիչներն օգտագործվում են այնպիսի համակարգերում, ինչպիսիք են հրդեհային ազդանշան, ստուգելով ջերմությունը և վերահսկելով զանգվածային լրատվամիջոցների և հեղուկների սպառումը: Այն թերմիստորները, որոնց TCR-ն զրոյից պակաս է, օգտագործվում են հովացման համակարգերում:

Հիմա ջերմային տարրերի մասին։ Ինչպե՞ս է Զեբեքի ֆենոմենը ազդում ջերմային տարրերի վրա: Կախվածությունը կայանում է նրանում, որ նման դիրիժորները գործում են այս երեւույթի հիման վրա: Երբ հանգույցի ջերմաստիճանը բարձրանում է տաքացման հետ, փակ շղթայի հանգույցում հայտնվում է էմֆ: Այսպիսով, նրանց կախվածությունը դրսևորվում է և ջերմային էներգիավերածվում է էլեկտրականության. Գործընթացը լիովին հասկանալու համար խորհուրդ եմ տալիս կարդալ մեր հրահանգները, թե ինչպես դա անել

Շատ մետաղներ, ինչպիսիք են պղինձը, ալյումինը, արծաթը, ունեն էլեկտրական հոսանք անցկացնելու հատկություն՝ իրենց կառուցվածքում ազատ էլեկտրոնների առկայության պատճառով։ Բացի այդ, մետաղներն ունեն որոշակի դիմադրություն հոսանքի նկատմամբ, և յուրաքանչյուրն ունի իր սեփականը: Մետաղի դիմադրությունը մեծապես կախված է նրա ջերմաստիճանից:

Դուք կարող եք հասկանալ, թե ինչպես է մետաղի դիմադրությունը կախված ջերմաստիճանից, եթե բարձրացնեք հաղորդիչի ջերմաստիճանը, օրինակ, տարածքում 0-ից մինչև t2 °C: Հաղորդավարի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ նրա դիմադրությունը նույնպես մեծանում է: Ընդ որում, այս կախվածությունը գրեթե գծային է։

Ֆիզիկական տեսանկյունից, ջերմաստիճանի բարձրացման հետ դիմադրության աճը կարելի է բացատրել բյուրեղային ցանցի հանգույցների թրթռումների ամպլիտուդի մեծացմամբ, որն իր հերթին դժվարացնում է էլեկտրոնների անցումը, այսինքն՝ դիմադրությունը։ դեպի էլեկտրական հոսանքը մեծանում է.

Նայելով գրաֆիկին, դուք կարող եք տեսնել, որ t1-ում մետաղը շատ ավելի քիչ դիմադրություն ունի, քան, օրինակ, t2-ում: Ջերմաստիճանի հետագա նվազմամբ դուք կարող եք հասնել t0 կետին, որտեղ դիրիժորի դիմադրությունը գրեթե զրոյական կլինի: Իհարկե, նրա դիմադրությունը չի կարող զրո լինել, այլ միայն հակված է դրան։ Այս պահին դիրիժորը դառնում է գերհաղորդիչ: Գերհաղորդիչներն օգտագործվում են ուժեղ մագնիսներորպես ոլորուն: Գործնականում տրված կետգտնվում է շատ ավելի հեռու՝ բացարձակ զրոյի շրջանում, և դա անհնար է որոշել այս գրաֆիկից։

Այս գրաֆիկի համար մենք կարող ենք գրել հավասարումը

Օգտագործելով այս հավասարումը, դուք կարող եք գտնել հաղորդիչի դիմադրությունը ցանկացած ջերմաստիճանում: Այստեղ մեզ անհրաժեշտ է t0 կետ, որը ստացվել է ավելի վաղ գրաֆիկի վրա: Իմանալով կոնկրետ նյութի այս պահին ջերմաստիճանի արժեքը և t1 և t2 ջերմաստիճանները, մենք կարող ենք գտնել դիմադրությունը:

Ջերմաստիճանի հետ դիմադրության փոփոխությունն օգտագործվում է ցանկացածում էլեկտրական մեքենա, որտեղ ուղղակի մուտքը դեպի ոլորուն հնարավոր չէ։ Օրինակ, ասինխրոն շարժիչում բավական է իմանալ ստատորի դիմադրությունը ժամանակի սկզբնական պահին և այն պահին, երբ շարժիչը աշխատում է: Օգտագործելով պարզ հաշվարկներ, դուք կարող եք որոշել շարժիչի ջերմաստիճանը, որն ավտոմատ կերպով կատարվում է արտադրության մեջ:

« Ֆիզիկա - 10-րդ դասարան»

Որը ֆիզիկական քանակությունկոչվում է դիմադրություն
Ինչից և ինչպես է կախված մետաղական հաղորդիչի դիմադրությունը:

Տարբեր նյութեր ունեն տարբեր դիմադրողականություն: Արդյո՞ք դիմադրությունը կախված է հաղորդիչի վիճակից: իր ջերմաստիճանի վրա? Պատասխանը պետք է տա ​​փորձը։

Եթե ​​մարտկոցից հոսանքն անցկացնեք պողպատե պարույրի միջով և այնուհետև սկսեք տաքացնել այն այրիչի բոցի մեջ, ապա ամպաչափը ցույց կտա ընթացիկ ուժի նվազում: Սա նշանակում է, որ ջերմաստիճանի փոփոխության հետ փոխվում է հաղորդիչի դիմադրությունը:

Եթե ​​0 °C ջերմաստիճանի դեպքում հաղորդիչի դիմադրությունը հավասար է R 0-ի, իսկ t ջերմաստիճանում այն ​​հավասար է R-ի, ապա դիմադրության հարաբերական փոփոխությունը, ինչպես ցույց է տալիս փորձը, ուղիղ համեմատական ​​է ջերմաստիճանի փոփոխությանը։ t:

α համաչափության գործակիցը կոչվում է դիմադրության ջերմաստիճանի գործակից։

Դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը- արժեք, որը հավասար է հաղորդիչի դիմադրության հարաբերական փոփոխության հարաբերակցությանը նրա ջերմաստիճանի փոփոխությանը:

Այն բնութագրում է նյութի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից։

Դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը թվայինորեն հավասար է հաղորդիչի դիմադրության հարաբերական փոփոխությանը, երբ տաքացվում է 1 Կ (1 °C-ով):

Բոլոր մետաղական հաղորդիչների համար α > 0 գործակիցը և մի փոքր փոխվում է ջերմաստիճանի հետ: Եթե ​​ջերմաստիճանի փոփոխության միջակայքը փոքր է, ապա ջերմաստիճանի գործակիցը կարելի է համարել հաստատուն և հավասար իր միջին արժեքին այս ջերմաստիճանի միջակայքում: Մաքուր մետաղների համար

Էլեկտրոլիտային լուծույթների համար դիմադրությունը չի աճում ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, այլ նվազում է: Նրանց համար α< 0. Например, для 10%-ного раствора սեղանի աղα = -0.02 K -1.

Երբ հաղորդիչը ջեռուցվում է, նրա երկրաչափական չափերը մի փոքր փոխվում են: Հաղորդավարի դիմադրությունը փոխվում է հիմնականում նրա դիմադրողականության փոփոխության պատճառով: Դուք կարող եք գտնել այս դիմադրողականության կախվածությունը ջերմաստիճանից, եթե փոխարինեք բանաձևի արժեքները (16.1) Հաշվարկները հանգեցնում են հետևյալ արդյունքի.

ρ = ρ 0 (1 + αt), կամ ρ = ρ 0 (1 + αΔՏ), (16.2)

որտեղ ΔT-ն բացարձակ ջերմաստիճանի փոփոխությունն է:

Քանի որ մի փոքր փոխվում է հաղորդիչի ջերմաստիճանի փոփոխության հետ, կարող ենք ենթադրել, որ հաղորդիչի դիմադրողականությունը գծայինորեն կախված է ջերմաստիճանից (նկ. 16.2):

Դիմադրության աճը կարելի է բացատրել նրանով, որ ջերմաստիճանի բարձրացմամբ բյուրեղային ցանցի հանգույցներում իոնների թրթռումների առատությունը մեծանում է, ուստի ազատ էլեկտրոնները ավելի հաճախ են բախվում դրանց հետ՝ դրանով իսկ կորցնելով շարժման ուղղությունը։ Չնայած a գործակիցը բավականին փոքր է, հաշվի առնելով պարամետրերը հաշվարկելիս դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից. ջեռուցման սարքերբացարձակապես անհրաժեշտ. Այսպիսով, շիկացած լամպի վոլֆրամի թելի դիմադրությունը մեծանում է ավելի քան 10 անգամ, երբ դրա միջով հոսանք է անցնում տաքացման պատճառով:

Որոշ համաձուլվածքների համար, օրինակ՝ պղնձի և նիկելի համաձուլվածքը (Կոնստանտին), դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը շատ փոքր է՝ α ≈ 10 -5 K -1; Կոնստանտինի դիմադրողականությունը բարձր է՝ ρ ≈ 10 -6 Ohm m Նման համաձուլվածքները օգտագործվում են հղման դիմադրության և լրացուցիչ դիմադրիչների արտադրության համար չափիչ գործիքներ, այսինքն՝ այն դեպքերում, երբ պահանջվում է, որ դիմադրությունը նկատելիորեն չփոխվի ջերմաստիճանի տատանումներով։

Կան նաև մետաղներ, օրինակ՝ նիկել, անագ, պլատին և այլն, որոնց ջերմաստիճանի գործակիցը զգալիորեն բարձր է՝ α ≈ 10 -3 K -1։ Նրանց դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից կարող է օգտագործվել հենց ջերմաստիճանը չափելու համար, որն արվում է մ դիմադրողական ջերմաչափեր.

Կիսահաղորդչային նյութերից պատրաստված սարքերը նույնպես հիմնված են ջերմաստիճանից դիմադրության կախվածության վրա. թերմիստորներ. Դրանք բնութագրվում են դիմադրության մեծ ջերմաստիճանի գործակից (տասնյակ անգամ ավելի բարձր, քան մետաղներինը) և բնութագրերի կայունությունը ժամանակի ընթացքում։ Թերմիստորի ցուցանիշները զգալիորեն ավելի բարձր են, քան մետաղական դիմադրության ջերմաչափերը, սովորաբար 1, 2, 5, 10, 15 և 30 կՕմ:

Սովորաբար որպես դիմադրողական ջերմաչափի հիմնական աշխատանքային տարր ընդունվում է պլատինե մետաղալարը, որի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից լավ հայտնի է։ Ջերմաստիճանի փոփոխությունները դատվում են մետաղալարերի դիմադրության փոփոխություններով, որոնք կարող են չափվել: Նման ջերմաչափերը թույլ են տալիս չափել շատ ցածր և շատ բարձր ջերմաստիճաններերբ սովորական հեղուկ ջերմաչափերը հարմար չեն:

Գերհաղորդականություն.

Մետաղների դիմադրությունը նվազում է ջերմաստիճանի նվազմամբ։ Ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ ջերմաստիճանը մոտենում է բացարձակ զրոյին:

1911 թվականին հոլանդացի ֆիզիկոս Հ.Կամերլինգ-Օննեսը բացահայտեց մի ուշագրավ երևույթ. գերհաղորդականություն. Նա հայտնաբերեց, որ երբ սնդիկը սառչում է հեղուկ հելիումում, նրա դիմադրությունը սկզբում աստիճանաբար փոխվում է, իսկ հետո 4,1 Կ ջերմաստիճանի դեպքում շատ կտրուկ իջնում ​​է մինչև զրոյի (նկ. 16.3):

Կրիտիկական ջերմաստիճանում հաղորդիչի դիմադրության զրոյի անկման երեւույթը կոչվում է գերհաղորդականություն.

Կամերլինգ Օննեսի հայտնագործությունը, որի համար նա պարգեւատրվել է 1913 թ Նոբելյան մրցանակ, ենթադրում էր ցածր ջերմաստիճաններում նյութերի հատկությունների ուսումնասիրություն։ Հետագայում հայտնաբերվեցին բազմաթիվ այլ գերհաղորդիչներ։

Շատ մետաղների և համաձուլվածքների գերհաղորդականությունը նկատվում է շատ ցածր ջերմաստիճաններում՝ սկսած մոտ 25 Կ-ից: Աղյուսակները ցույց են տալիս որոշ նյութերի գերհաղորդիչ վիճակի անցման ջերմաստիճանները:

Այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում նյութը անցնում է գերհաղորդիչ վիճակի, կոչվում է կրիտիկական ջերմաստիճան.

Կրիտիկական ջերմաստիճանը կախված է ոչ միայն քիմիական կազմընյութ, այլ նաև բյուրեղի կառուցվածքի վրա: Օրինակ՝ մոխրագույն անագը ունի ադամանդի կառուցվածք՝ խորանարդ բյուրեղային ցանցով և կիսահաղորդիչ է, իսկ սպիտակ թիթեղը ունի քառանկյուն միավոր բջիջ և արծաթասպիտակ, փափուկ, ճկուն մետաղ է, որը կարող է անցնել գերհաղորդիչ վիճակի ջերմաստիճանում։ 3.72 Կ.

Գերհաղորդիչ վիճակում գտնվող նյութերի համար նշվել են մագնիսական, ջերմային և մի շարք այլ հատկությունների սուր անոմալիաներ, ուստի ավելի ճիշտ է խոսել ոչ թե գերհաղորդիչ վիճակի, այլ ցածր ջերմաստիճաններում նկատվող նյութի հատուկ վիճակի մասին։

Եթե ​​գերհաղորդիչ վիճակում գտնվող օղակաձև հաղորդիչում հոսանք է ստեղծվում, և հետո հոսանքի աղբյուրը հանվում է, ապա այս հոսանքի ուժգնությունը չի փոխվում որևէ երկարության համար: Սովորական (ոչ գերհաղորդիչ) հաղորդիչում էլեկտրական հոսանքն այս դեպքում դադարում է։

Գերհաղորդիչները լայնորեն կիրառվում են։ Այսպիսով, կառուցվում են գերհաղորդիչ ոլորունով հզոր էլեկտրամագնիսներ, որոնք երկար ժամանակ առանց էներգիա սպառելու ստեղծում են մագնիսական դաշտ։ Ի վերջո Գերհաղորդիչ ոլորուն մեջ ջերմության առաջացում չկա.

Այնուամենայնիվ, անհնար է կամայականորեն ուժեղ մագնիսական դաշտ ստանալ գերհաղորդիչ մագնիսով: Շատ ուժեղ մագնիսական դաշտը ոչնչացնում է գերհաղորդիչ վիճակը։ Նման դաշտ կարող է ստեղծվել նաև բուն գերհաղորդիչում հոսանքի միջոցով, հետևաբար, գերհաղորդիչ վիճակում գտնվող յուրաքանչյուր հաղորդիչի համար կա կրիտիկական հոսանքի արժեք, որը չի կարող գերազանցվել առանց գերհաղորդիչ վիճակի խախտման:

Գերհաղորդիչ մագնիսները օգտագործվում են մասնիկների արագացուցիչներում և մագնիսահիդրոդինամիկական գեներատորներում, որոնք մագնիսական դաշտում շարժվող տաք իոնացված գազի շիթերի մեխանիկական էներգիան վերածում են էլեկտրական էներգիայի։

Գերհաղորդականության բացատրությունը հնարավոր է միայն հիմքի վրա քվանտային տեսություն. Այն տվել են միայն 1957 թվականին ամերիկացի գիտնականներ Ջ.Բարդինը, Լ.Կուպերը, Ջ.Շրիֆերը և խորհրդային գիտնական, ակադեմիկոս Ն.Ն.Բոգոլյուբովը։

1986 թվականին հայտնաբերվեց բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդականություն։ Ստացվել են լանթանի, բարիումի և այլ տարրերի (կերամիկա) բարդ օքսիդ միացություններ, որոնց ջերմաստիճանը գերհաղորդիչ վիճակի մոտ 100 Կ է, սա ավելի բարձր է, քան հեղուկ ազոտի եռման կետը մթնոլորտային ճնշում(77 Կ).

Բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդականությունը մոտ ապագայում, անշուշտ, կհանգեցնի նոր տեխնիկական հեղափոխության ողջ էլեկտրատեխնիկայի, ռադիոտեխնիկայի և համակարգչային նախագծման մեջ: Ներկայումս այս ոլորտում առաջընթացին խոչընդոտում է հաղորդիչները մինչև թանկարժեք գազային հելիումի եռման կետը սառեցնելու անհրաժեշտությունը:

Գերհաղորդականության ֆիզիկական մեխանիզմը բավականին բարդ է։ Դա կարելի է շատ պարզ բացատրել այսպես՝ էլեկտրոնները միավորվում են կանոնավոր գծով և շարժվում են առանց իոններից կազմված բյուրեղային ցանցի հետ բախվելու։ Այս շարժումը զգալիորեն տարբերվում է սովորական ջերմային շարժումից, երբ ազատ էլեկտրոնը շարժվում է քաոսային:

Պետք է հուսանք, որ հնարավոր կլինի գերհաղորդիչներ ստեղծել նույնիսկ ժ սենյակային ջերմաստիճան. Գեներատորներն ու էլեկտրական շարժիչները կդառնան չափազանց կոմպակտ (մի քանի անգամ փոքր) և տնտեսող: Էլեկտրաէներգիան կարող է առանց կորստի փոխանցվել ցանկացած հեռավորության վրա և կուտակվել պարզ սարքերում:

>>Ֆիզիկա. Հաղորդավարի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից

Տարբեր նյութեր ունեն տարբեր դիմադրողականություն (տես § 104): Արդյո՞ք դիմադրությունը կախված է հաղորդիչի վիճակից: իր ջերմաստիճանի վրա? Պատասխանը պետք է տա ​​փորձը։
Եթե ​​մարտկոցից հոսանքն անցկացնեք պողպատե պարույրի միջով, ապա սկսեք տաքացնել այն այրիչի բոցի մեջ, ապա ամպաչափը ցույց կտա հոսանքի նվազում: Սա նշանակում է, որ ջերմաստիճանի փոփոխության հետ փոխվում է հաղորդիչի դիմադրությունը:
Եթե ​​0°C-ին հավասար ջերմաստիճանում, ապա հաղորդիչի դիմադրությունը հավասար է R0և ջերմաստիճանում տդա հավասար է Ռ, ապա դիմադրության հարաբերական փոփոխությունը, ինչպես ցույց է տալիս փորձը, ուղիղ համեմատական ​​է ջերմաստիճանի փոփոխությանը տ:

Համաչափության գործոն α կանչեց դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը. Այն բնութագրում է նյութի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից։ Դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը թվայինորեն հավասար է հաղորդիչի դիմադրության հարաբերական փոփոխությանը 1 Կ-ով տաքացնելիս: Բոլոր մետաղական հաղորդիչների համար գործակիցը α > 0 և մի փոքր տատանվում է ջերմաստիճանի հետ: Եթե ​​ջերմաստիճանի փոփոխության միջակայքը փոքր է, ապա ջերմաստիճանի գործակիցը կարելի է համարել հաստատուն և հավասար իր միջին արժեքին այս ջերմաստիճանի միջակայքում: Մաքուր մետաղների համար α ≈ 1/273 Կ -1. U էլեկտրոլիտային լուծույթներ, դիմադրությունը չի աճում ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, այլ նվազում է. Նրանց համար α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0,02 K -1 .
Երբ հաղորդիչը ջեռուցվում է, նրա երկրաչափական չափերը մի փոքր փոխվում են: Հաղորդավարի դիմադրությունը փոխվում է հիմնականում նրա դիմադրողականության փոփոխության պատճառով: Դուք կարող եք գտնել այս դիմադրողականության կախվածությունը ջերմաստիճանից, եթե փոխարինեք բանաձևի արժեքները (16.1)
. Հաշվարկները հանգեցնում են հետևյալ արդյունքի.

Որովհետև α հաղորդիչի ջերմաստիճանը փոխվելիս քիչ է փոխվում, ապա կարող ենք ենթադրել, որ հաղորդիչի դիմադրողականությունը գծայինորեն կախված է ջերմաստիճանից ( Նկ.16.2).

Դիմադրության աճը կարելի է բացատրել նրանով, որ ջերմաստիճանի բարձրացմամբ բյուրեղային ցանցի հանգույցներում իոնների թրթռումների առատությունը մեծանում է, ուստի ազատ էլեկտրոնները ավելի հաճախ են բախվում դրանց հետ՝ դրանով իսկ կորցնելով շարժման ուղղությունը։ Չնայած գործակիցը α բավականին փոքր է, հաշվի առնելով ջերմաստիճանից դիմադրության կախվածությունը ջեռուցման սարքերը հաշվարկելիս բացարձակապես անհրաժեշտ է: Այսպիսով, շիկացած լամպի վոլֆրամի թելի դիմադրությունը մեծանում է ավելի քան 10 անգամ, երբ հոսանքն անցնում է դրա միջով:
Որոշ համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են պղինձ-նիկելի համաձուլվածքը (կոնստանտան), ունեն դիմադրության շատ փոքր ջերմաստիճանի գործակից. α ≈ 10 -5 K -1; Կոնստանտանի դիմադրողականությունը բարձր է. ρ ≈ 10 -6 Ohm m Նման համաձուլվածքները օգտագործվում են ստանդարտ դիմադրությունների և չափիչ գործիքների լրացուցիչ դիմադրությունների արտադրության համար, այսինքն, այն դեպքերում, երբ պահանջվում է, որ դիմադրությունը նկատելիորեն չփոխվի ջերմաստիճանի տատանումներով:
Մետաղի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից օգտագործվում է դիմադրողական ջերմաչափեր. Որպես կանոն, նման ջերմաչափի հիմնական աշխատանքային տարրը պլատինե մետաղալարն է, որի դիմադրության կախվածությունը ջերմաստիճանից լավ հայտնի է: Ջերմաստիճանի փոփոխությունները դատվում են մետաղալարերի դիմադրության փոփոխություններով, որոնք կարելի է չափել:
Նման ջերմաչափերը թույլ են տալիս չափել շատ ցածր և շատ բարձր ջերմաստիճաններ, երբ սովորական հեղուկ ջերմաչափերը պիտանի չեն:
Մետաղների դիմադրողականությունը գծայինորեն մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ։ Էլեկտրոլիտային լուծույթների դեպքում այն ​​նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

???
1. Ե՞րբ է լամպն ավելի շատ էներգիա սպառում` այն միացնելուց անմիջապես հետո, թե՞ մի քանի րոպե հետո:
2. Եթե էլեկտրական վառարանի պարույրի դիմադրությունը չի փոխվել ջերմաստիճանի հետ, ապա դրա երկարությունը անվանական հզորության դեպքում պետք է ավելի մեծ կամ պակաս լինի:

Գ.Յա.Մյակիշև, Բ.Բ.Բուխովցև, Ն.Ն.Սոցկի, Ֆիզիկա 10-րդ դաս.

Եթե ​​ունեք ուղղումներ կամ առաջարկություններ այս դասի համար,