Зміст
- Що таке термічний опір
- Суть термосопротивлення
Відомо, що нагріті тіла гірше проводять електричний струм, ніж охолоджені. Причина цьому - так званий термічний опір металів.
Що таке термічний опір
Термічний опір - це опір провідника (ділянки ланцюга), обумовлений тепловим рухом носіїв заряду. Під зарядами тут треба розуміти електрони та іони, що містяться в речовині. З назви зрозуміло, що йдеться про електричне явище опору.
Суть термосопротивлення
Фізична сутність термосопротивлення полягає в залежності рухливості електронів від температури речовини (провідника). Розберемося, звідки така закономірність.
Провідність у металах забезпечується вільними електронами, які під дією електричного поля набувають спрямованого руху вздовж ліній електричного поля. Таким чином, резонно задатися питанням: що може перешкоджати руху електронів? Метал містить в собі іонну кристалічну решітку, яка, безумовно, уповільнює перенесення зарядів з одного кінця провідника на інший. Тут потрібно зауважити, що іони кристалічної решітки знаходяться в коливальному русі, отже, вони займають простір, обмежений не їх розміром, а розмахом амплітуди їх коливань. Тепер потрібно задуматися про те, що означає збільшення температури металу. Справа в тому, що сутність температури якраз і складають коливання іонів кристалічної решітки, а також тепловий рух вільних електронів. Таким чином, збільшуючи температуру, ми збільшуємо амплітуду коливань іонів кристалічної решітки, а значить, створюємо більшу перешкоду спрямованому руху електронів. Внаслідок цього опір провідника збільшується.
З іншого боку, при збільшенні температури провідника збільшується і тепловий рух електронів. Це означає, що їхній рух стає все більш хаотичним, ніж спрямованим. Чим більше температура металу, тим більше проявляють себе ступеня свободи, напрямок яких не збігається з напрямком електричного поля. Це обумовлює також більшу кількість зіткнень вільних електронів з іонами кристалічної решітки. Таким чином, термосопротивлення провідника обумовлено не тільки тепловим рухом вільних електронів, але і тепловим коливальним рухом іонів кристалічної решітки, яке стає все більш помітним при підвищенні температури металу.
З усього сказаного можна зробити висновок про те, що кращі провідники є «холодними». Саме з цієї причини надпровідники, опір яких дорівнює нулю, містять при вкрай низьких температурах, обчислюваних одиницями Кельвіна.
