Чому в напівпровідниках та електролітах температурний коефіцієнт опору менший від нуля?

0 голосов
113 просмотров

Чому в напівпровідниках та електролітах температурний коефіцієнт опору менший від нуля?


Физика (17 баллов) | 113 просмотров
Дан 1 ответ
0 голосов

Кожна речовина має свій питомий опір. Причому опір буде залежати від температури провідника. Переконаємося в цьому, провівши наступний досвід.

Припустимо струм через сталеву спіраль. У ланцюзі зі спіраллю підключимо послідовно амперметр. Він покаже деяке значення. Тепер будемо нагрівати спіраль у полум’ї газового пальника. Значення сили струму, яке покаже амперметр, зменшиться. Тобто, сила струму буде залежати від температури провідника.

Зміна опору в залежності від температури
Нехай при температурі 0 градусів, опір провідника дорівнює R0, а при температурі t опір дорівнює R, тоді відносна зміна опору буде прямо пропорційно зміні температури t:

(R- R0)/R = a*t.
У даній формулі а – коефіцієнт пропорційності, який називають ще температурним коефіцієнтом. Він характеризує залежність опору, яким володіє речовина, від температури.

Температурний коефіцієнт опору чисельно дорівнює відносному зміни опору провідника при нагріванні його на 1 Кельвін.

Для всіх металів температурний коефіцієнт більше нуля. При змінах температури він буде незначно змінюватися. Тому, якщо зміна температури невелика, то температурний коефіцієнт можна вважати постійним, і рівним середньому значенню з цього інтервалу температур.

Розчини електролітів з ростом температури опір зменшується. Тобто для них температурний коефіцієнт буде менше нуля.

Опір провідника залежить від питомого опору провідника і від розмірів провідника. Так як розміри провідника при нагріванні змінюються незначно, то основною складовою зміни опору провідника є питомий опір.

Залежність питомого опору провідника від температури
Спробуємо знайти залежність питомого опору провідника від температури.

Підставимо в отриману вище формулу значення опорів R = p*l/S R0 = p0*l/S.

Отримаємо наступну формулу:

p = p0 (1 + a*t).
Температурний коефіцієнт можна вважати постійним, отже, питомий опір провідника буде прямо пропорційно температурі провідника.

(270 баллов)