Сверхпроводимость Высокотемпературная проводимость

Электрическое сопротивление Температурный коэффициент сопротивления

Электронная теория проводимости металлов

Зависимость сопротивления металлического проводника от изменения температуры

Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры. В металлах имеются электроны, способные перемещаться по металлу. Они получили название электронов проводимости. В отсутствие тока суммарный объем заряда металла равен нулю, значит, в металлах имеются и положительные заряды, не принимающие участия в образовании тока. Положительные заряды представляют собой ионы, образующие кристаллическую решетку металла. При движении электроны проводимости соударяются с ионами решетки. В отсутствие внешнего электрического поля электроны совершают беспорядочное движение, подобно атомам газа (или частицам, совершающим броуновское движение). Средняя скорость теплового движения электронов при комнатной температуре составляет примерно 105 м/с. В отсутствие внешнего электрического поля суммарный заряд, переносимый в любом направлении равен нулю. При наличии внешнего поля, движение электронов представляет собой сумму беспорядочного и упорядоченного движения. Причем скорость упорядоченного движения составляет величину порядка 10-5 м/с. Это упорядоченное движение и представляет собой электрический ток в металлах. Скорость распространения тока и скорость упорядоченного перемещения носителей тока – это не одно и то же. Скорость распространения тока - это скорость распространения действия электрического поля на заряды, которая распространяется со скоростью света м/с.

Электрическое сопротивление металлов обусловлено тем, что между соударениями электроны под действием поля движутся с ускорением и приобретают энергию, которая частично или полностью передается ионам при соударениях и превращается в энергию колебаний ионов, т.е. тепло. Поэтому при протекании тока металлы нагреваются. Каждое вещество характеризуется температурным коэффициентом сопротивления. Он равен относительному изменению удельного сопротивления проводника при его нагревании на T α = ρ – ρ 0 / T ρ 0 где ρ 0 – удельное сопротивление при T 0 = 273 К, ρ – удельное сопротивление при температуре T, T = T – T 0 Поэтому зависимость удельного сопротивления проводника от температуры выражается линейной функцией ρ = ρ 0 (1 + αT) и соответственно такую же зависимость имеет сопротивление R = R 0 (1 + αT) Температурные коэффициенты химически чистых металлов α = 1/ 273 К-1 Изменение сопротивления проводников при изменении температуры, приводит к тому, что их вольтамперная характеристика нелинейная.