Тема: Сопротивление как электрическая характеристика резистора. Зависимость сопротивления резистора от температуры. Понятие о сверхпроводимости.

1. Электрическое сопротивление.

Электрическое сопротивление – это свойство проводника, характеризующее противодействие электрическому току в цепи. Это одна из важнейших характеристик электрической цепи.

Сопротивление металлического проводника зависит от материала, длины и площади поперечного сечения: , где R – сопротивление проводника, Ом; ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*м; l – длина проводника, м; S – площадь поперечного сечения, м².

Удельное сопротивление равно сопротивлению проводника, изготовленного из данного вещества и имеющего единичную длину и единичную площадь сечения. Удельное сопротивление характеризует материал проводника и зависит от состояния.

2 Зависимость сопротивления резистора от температуры. Понятие о сверхпроводимости.

Проводимость и сопротивление проводника зависит от температуры.

У металлов, то есть проводников с электронным типом проводимости (носителями тока являются электроны), с увеличением температуры сопротивление проводников увеличивается по закону: . Где R_t – сопротивление проводника при температуре, выраженной в градусах Цельсия; R₀ – сопротивление проводника при температуре 0⁰С; t – температура, ⁰С. а – коэффициент пропорциональности – температурный коэффициент сопротивления, который характеризует температурную зависимость электрических свойств вещества проводника.

В 1911г. голландский физик Х. Камерлинг Оннес провел опыты с ртутью, которую можно получить в чистом виде. Он столкнулся с новым, совершенно неожиданным явлением. Удельное сопротивление ртути при температуре 4,2 К (около-269⁰С) резко упало до такого значения, что его практически стало невозможно измерить. Это явление обращения электрического сопротивления в нуль было названо сверхпроводимостью.

В настоящее время сверхпроводимость обнаружена у более 25 металлических элементов, большого числа сплавов, некоторых полупроводников и полимеров. Температура Т_кр перехода проводника в сверхпроводящее состояние для чистых металлов лежит в пределах от 0,14К для иридия до 9,22К для ниобия.

Движение электронов в ьеталле, находящемся в состоянии сверхпроводимости, является до такой степени упорядоченным, что электроны, перемещаясь по проводнику, почти не испытывают соударений с атомами и ионами решетки. Полное объяснение явления сверх проводимости можно дать с позиции квантовой физики.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое электрическое сопротивление проводника?

2. Что такое удельное сопротивление проводника?

3. Что собой представляет явление сверхпроводимости?

4. От чего зависит сопротивление металлического проводника?

5. Как сопротивление проводника зависит от температуры?

Тема: Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.

Полную работу тока на участке цепи, который является потребителем, можно найти по формулам:

; ; ; ; .

Мощностью электрического тока называют величину, характеризующую скорость выполнения работы.

Мощность электрического тока на участке цепи измеряют работой тока за единицу времени.

; ; ; ; .

Количество тепла, выделенного током в проводнике, равно работе электрического поля по преодолению сопротивления проводника.

Закон Джоуля - Ленца: Количество теплоты, выделенное током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения.

При последовательном соединении проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике с большим сопротивлением:

При параллельно соединении проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике с меньшим сопротивлением:

.

Вопросы для самопроверки:

1. Как можно определить полную работу тока на участке цепи, который является потребителем?

2. Какую величину называют мощностью электрического тока?

3. Чему равна мощность электрического тока?

4. Чему равно количество тепла, выделенного током в проводнике?

5. Сформулируйте закон Джоуля – Ленца.

6. На каком проводнике выделится большее количество теплоты при их последовательном соединении?

7. На каком проводнике выделится большее количество теплоты при их параллельном соединении соединении?

Тема: Электрический ток в металлах. Основные положения электронной теории проводимости металлов. Законы Ома и Джоуля-Ленца с точки зрения электронной теории. Контактная разность потенциалов и работа выхода. Термоэлектричество и его применение.