§ 4. Зависимость сопротивления от температуры. Понятие о полупроводниках.

Сопротивление проводников изменяется при изменении их температуры. С повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Сопротивление угля, растворов и расплавов солей и кислот уменьшается с повышением температуры.

У большинства металлов при не слишком низких температурах сопротивление изменяется пропорционально абсолютной температуре:

Перейдем от абсолютной температуры к температуре по шкале Цельсия, заменив Т через Т₀+t: или

где - величина, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Легко убедиться в том, - что можно представить в виде (1)

(ρ_t — значение ρ при температуре t). Значение , является приближенным. На практике коэффициент определяют по формуле (1), используя экспериментальные значения, полученные для ρ_t и ρ₀.

Некоторые металлы и сплавы при охлаждении до температуры 1—10 К скачком полностью утрачивают сопротивление. Это явление называют сверхпроводимостью.

Иная, чем у металлов, зависимость сопротивления температуры у полупроводников. Сопротивление полупроводников при нагревании резко убывает до 3 5% на 1 К повышения температуры, в то время как сопротивление металлов повышается примерно на 0,3% при повышении температуры на 1 К.

К полупроводникам относятся кремний, германий, селен, теллур, бор, мышьяк, фосфор и некоторые другие элементы и соединения.

Полупроводниковые приборы, действие которых основано на сильной зависимости сопротивления полупроводников от температуры, называются термисторами или термосопротивлениями. Приборы, действие которых основано на зависимости сопротивления полупроводников от освещенности называются фотосопротивлениями.

§ 5. Последовательное и параллельное соединение проводников.

О пределение. Последовательным называется такое соединение проводников, когда конец одного проводника соединяется с началом другого

φ₁ R₁ φ₂ R₂ φ₃

При последовательном соединении п проводников через все включенные в цепь проводники проходит ток одной и той же силы (I=сопst), а общее напряжение представляет собой сумму напряжений на отдельных участках:

U= U₁ +U₂ +U₃ +…..+U_п

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников равно сумме сопротивлений всех отдельных проводников, включенных в цепь.

R= R₁ +R₂ +R₃ +….. R_п

При последовательном соединении проводников падение напряжения на проводниках пропорционально сопротивлениям проводников:

U₁ :U₂ :U₃ :U_п =R₁ :R₂ :R₃ :R_п

Определение. Параллельным называется такое соединение проводников, когда одни концы всех проводников соединяются в один узел, другие концы — в другой (т.е. положительные полюсы с положительными, отрицательные – с отрицательными).

I₁ I₂ I₃ I₄

R₁ R₂ R₃ R₄

I

При параллельном соединении в узлах ток разветвляется; сумма сил токов во всех п параллельно соединенных проводниках равна силе тока до и после разветвления: I=I₁+I₂+I₃+……I_n

Напряжение же во всех проводниках одно и то же, равное разности потенциалов в узлах соединения.

U=U₁=U₂=U₃=………=U_n

Общее сопротивление цепи

Проводимость всех параллельно соединенных проводников равна сумме проводимостей всех отдельных проводников.

Следовательно, сопротивление всего разветвления меньше сопротивления каждого из параллельно соединенных проводников. В частности, при параллельном соединении п проводников одинакового сопротивления общее сопротивление R будет в п раз мeньше сопротивления каждого проводника R₁: R= R₁ /n

При параллельном соединении п проводников силы тока в отдельных параллельных проводниках обратно пропорциональны сопротивлениям проводников:

I₁:I₂:I₃:……I_n=

а произведения сил токов в отдельных параллельных проводниках на сопротивления проводников одинаковы для всех проводников и равны падению напряжения (разности потенциалов) между узлами соединения проводников:

U=R₁I₁= R₂I₂= R₂I₂=…..= R_пI_п