1. Чем определяется сопротивление металлов?
Сопротивление току определяется длиной свободного пробега электронов (среднее расстояние, которое электрон проходит между двумя столкновениями). В чистых металлах совершенной структуры единственной причиной, ограничивающей длину свободного пробега электронов, является тепловое колебание атомов в узлах кристаллической решетки.
2. Почему электропроводимость металлов высокая?
За счёт высокой концентрации свободных носителей зарядов, которые могут легко перемещаться под действием электрического поля (электронный газ).
3. Как влияет температура на сопротивление металлов и их сплавов?
С ростом температуры увеличиваются амплитуды тепловых колебаний атомов в узлах кристаллической решётки и связанные с ними флуктуации (случайные отклонения) периодического поля решётки. А это, в свою очередь, усиливает рассеяние электронов и вызывает возрастание удельного сопротивления.
4. Как влияет частота на сопротивление металлических проводников?
На высоких частотах наблюдается неравномерное распределение электрического тока по сечению проводников; плотность тока максимальна на поверхности и убывает по мере проникновения в глубь проводника. Это явление получило название поверхностного эффекта (скин-эффекта).
Поскольку центральная часть сечения проводника почти не используется, активное сопротивление провода R~ при прохождении по нему переменного тока больше, чем его активное сопротивление при постоянном токе Rо.
5. Что такое температурный коэффициент сопротивления?
Относительное изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один кельвин
6. Что такое температурный коэффициент расширения?
относительное изменение объёма тела при изменении его температуры на кельвин
относительное изменение линейных размеров тела
β = 3α
7. Что такое температурный коэффициент удельного сопротивления и как он связан с температурным коэффициентом сопротивления металла?
.
Сопротивление линейно зависит от
удельного сопротивления, так что их
температурные коэффициенты равны.
8. Чем определяется сопротивление металла при близких к абсолютному нулю температурах?
При R=0 разность потенциалов на любом отрезке сверхпроводника равна нулю. Это означает, что электрическое поле внутри сверхпроводящего материала отсутствует. Электроны, создающие ток, в этом случае движутся с постоянной скоростью, не рассеиваясь на тепловых колебаниях атомов и её неоднородностях.
9. Чем определяется сопротивление металла вблизи температуры фазового перехода?
При переходе из твёрдого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления приблизительно в 1,5-2 раза.
Эксперимент выявляет следующую закономерность: если плавление металла сопровождается увеличением объема, то удельное сопротивление скачкообразно возрастает; у металлов с уменьшением объема происходит понижение р.
Решающее влияние на изменение удельного сопротивления оказывают процессы разупорядочивания, нарушения дальнего порядка в расположении атомов.
10. Чем определяется проводимость сплава двух металлов и почему она отличается от проводимостей исходным составляющих?
Как и в случае металлов, полное сопротивление сплава pспл можно выразить в виде суммы двух слагаемых:
где рт сопротивление, обусловленное рассеянием электронов на тепловых колебаниях решетки; Рост - добавочное (остаточное) сопротивление, связанное с рассеянием электронов на неоднородностях структуры сплава.
Специфика твердых растворов состоит в том, что Рост может существенно (во много раз) превышать тепловую составляющую.
Для многих двухкомпонентных сплавов изменение Рост в зависимости от состава хорошо описывается зависимостью вида:
где С - константа, зависящая от природы сплава; ха и хв - атомные доли компонентов в сплаве.
Соотношение получило название закона Нордгейма.