32. Електричний струм. Умови його виникнення та

існува

ння.

Напря

м дії

струму.

Сила

струму,

густин

а

струму.

Напруг

а.

Одини

ці їх

вимір

юванн

я.33. Закон Ома для

ділянки кола. Опір

провідника. Залежність опору

від l, S та матеріалу

провідника. Залежність

питомого опору провідника від t.

Надпровідність.

Явище надпровідності.

У 1908 році Г. Камерлінг-Оннес з Лейденського

університету (Нідерланди) отримавши рідкий гелій, став вимірювати опір чистої ртуті, зануреної в рідкий гелій, і виявив (1911р.), що при температурах

рідкого гелію опір ртуті падає до нуля. Пізніше було встановлено, що багато інших металів і сплавів теж

стають надпровідними при низьких температурах. Це явище отримало назву надпровідність.

^ Залежність опору металічного провідника R від температури. Опір металів залежить від взаємодії електронів, що

рухаються в провіднику, з іонами кристалічних граток. В процесі взаємодії електрони втрачають частину енергії, яку

вони отримують в електричному полі. Ця енергія перетворюється у внутрішню енергію. При проходженні по

металічному провіднику електричного струму, він нагрівається. З підвищенням температури, розмах коливань іонів

зростає і число співударів електронів з іонами збільшується. Тому можна стверджувати, що опір металів повинен

залежати від температури.

Досліджуючи явища проходження електричного струму через металічні провідники в курсі фізики основної школи

нами була встановлена залежність опору металічного провідника від його лінійних розмірів та роду металу, що

виражається рівнянням де l – довжина провідника (м); S - площа його поперечного перерізу (мм2

); ρ –

питомий опір металу ( Ом·мм2

/м ).

При нагріванні розміри провідника міняються мало, а в основному змінюється питомий опір. Зміна питомого опору

речовини характеризується сталою для неї величиною – температурним коефіцієнтом опору (α ). Він показує відносну

зміну питомого опору провідника при його нагріванні на 1К: ; ρ0 - питомий опір при температурі Т0 = 273К

(00

С), а ρ – питомий опір при температурі Т. Залежність питомого опору металу від температури можна виразити

формулою ρ = ρ0 (1 + αΔТ).

Враховуючи , незначну зміну розмірів провідника для опору провідника можна записати R = R0(1+ α·ΔT).

Для чистих металів температурні коефіцієнти опору відрізняються мало і приблизно дорівнюють 0,004К-1

.

Температурні коефіцієнти опору сплавів значно менші, ніж у чистих металів. Існують спеціальні сплави, опір яких

майже не змінюється із зміною температури. Такими сплавами є константан, манганін. Температурний коефіцієнт

опору у манганіну майже в 400 разів менший ніж у міді. Властивості цих матеріалів використовуються при

виготовленні точних електровимірювальних приладів, та еталонів опору.

В вимірювальних системах та системах автоматизації для

вимірювання температури використовують термометри опору,

що дозволяють вимірювати температуру до тисячних долей

градуса.

Термометр опору складається з платинової спіралі, намотаної

на -керамічний каркас . Спіраль вміщують в середовище,

температуру якого треба виміряти. Знаючи опір спіралі при 0ºС

(Ro) та вимірюючи опір спіралі (R) в середовищі за допомогою

рівняння обчислюють температуру середовища. З допомогою

термометрів опору можна вимірювати як дуже низькі так і

досить високі температури, які не можна виміряти,

скориставшись рідинним термометром.

Залежність опору від поперечного перерізу:в разі зменшення довжини провідника його опір зменшується, і навпаки, в разі збільшення довжини провідника його

опір зростає. Причому в скільки разів збільшується (зменшується) довжина провідника, у стільки ж разів збільшується

(зменшується) його опір. Численними дослідами

доведено, що опір провідника прямо пропорційний

його довжині.