Залежність опору температури навколишнього середовища. Залежність опору провідника від температури. Надпровідність. Існує два основних типи конструкції приладу
> Залежність опору від температури
Дізнайтесь, як опір залежить від температури: порівняння залежності опору матеріалів та питомого опору від температури, напівпровідник.
Опір та питомий опір ґрунтуються на температурі, причому це несе лінійний характер.
Завдання навчання
- Порівняйте температурну залежність питомого та звичайного опору при великих та малих коливаннях.
Основні пункти
- При зміні температури на 100°C питомий опір (ρ) змінюється з ΔT як: p = p 0 (1 + αΔT), де ρ 0 – вихідний питомий опір, а α – температурний коефіцієнт питомого опору.
- При серйозних змін температури помітна нелінійна зміна питомого опору.
- Опір об'єкта виступає прямо пропорційним питомому, тому демонструє таку саму температурну залежність.
Терміни
- Напівпровідник – речовина з електричними властивостями, що характеризують її як хорошого провідника чи ізолятора.
- Температурний коефіцієнт питомого опору - емпірична величина (α), що описує зміну опору або питомого опору з температурним показником.
- Питомий опір – ступінь, з яким матеріал чинить опір електричному потоку.
Опір матеріалів ґрунтується на температурі, тому виходить простежити залежність питомого опору від температури. Деякі здатні стати надпровідниками (нульовий опір) при дуже низьких температурах, а інші – за високих. Швидкість вібрації атомів підвищується на великих дистанціях, тому електрони, що переміщуються крізь метал, частіше стикаються і підвищують опір. Питомий опір змінюється із зміною температури ΔT:
Опір конкретного зразка ртуті досягає нуля за вкрай низького температурного показника (4.2 К). Якщо показник вищий за цю позначку, то спостерігається раптовий стрибок опору, а далі практично лінійне зростання з температурою
p = p 0 (1 + αΔT), де ρ 0 – вихідний питомий опір, а α – температурний коефіцієнт питомого опору. При серйозних змінах температури здатне змінюватися, а для пошуку p може знадобитися нелінійне рівняння. Саме тому іноді залишають суфікс температури, коли змінилася речовина (наприклад, α15).
Варто зазначити, що позитивно для металів, а питомий опір зростає разом з температурним показником. Зазвичай температурний коефіцієнт становить +3 × 10 -3 К -1 до +6 × 10 -3 К -1 для металів приблизно кімнатною температурою. Є сплави, які спеціально розробляють, щоб знизити залежність від температури. Наприклад, у манганіну α наближено до нуля.
Не забувайте також, що α виступає негативним для напівпровідників, тобто їх питомий опір зменшується із зростанням температурної позначки. Це відмінні провідники при високих температурах, тому що підвищене температурне змішування збільшує кількість вільних зарядів, доступних для транспортування струму.
Опір об'єкта також ґрунтується на температурі, так як R 0 розташовується у прямій пропорційності p. Ми знаємо, що з циліндра R = ρL/A. Якщо L і A сильно не змінюються з температурою, то R має однакову температурну залежність з ρ. Виходить:
R = R 0 (1 + αΔT), де R 0 – вихідний опір, а R – опір після зміни температури T.
Давайте розглянемо опір датчика температури. Дуже багато термометрів функціонують за цією схемою. Найпоширеніший приклад – термістор. Це напівпровідниковий кристал із сильною залежністю від температури. Пристрій невеликий, тому швидко переходить у тепловий баланс із людською частиною, до якої торкається.
Термометри засновані на автоматичному вимірі температурного опору термістора
Одна з характеристик будь-якого провідного електричного струму матеріалу - це залежність опору від температури. Якщо її зобразити у вигляді графіка де по горизонтальній осі відзначаються проміжки часу (t), а по вертикальній - значення омічного опору (R), то вийде ламана лінія. Залежність опору від температури схематично складається із трьох ділянок. Перший відповідає невеликому нагріванню – у цей час опір змінюється дуже незначно. Так відбувається до певного моменту, після якого лінія на графіці різко йде нагору - це друга ділянка. Третя, остання складова - це пряма, що йде вгору від точки, де зупинився зростання R, під відносно невеликим кутом до горизонтальної осі.
Фізичний зміст даного графіка наступний: залежність опору від температури у провідника описується простим доти, доки величина нагріву не перевищить якесь значення, характерне саме для даного матеріалу. Наведемо абстрактний приклад: якщо за температури +10°C опір речовини становить 10 Ом, то до 40°C значення R практично зміниться, залишаючись у межах похибки вимірювань. Але вже за 41°C виникне стрибок опору до 70 Ом. Якщо ж подальше зростаннятемператури не припиниться, то на кожен наступний градус припадуть додаткові 5 Ом.
Дана властивість широко використовується в різних електротехнічних пристроях, тому закономірно привести дані по міді як одному з найпоширеніших матеріалів. Так, для мідного провідника нагрівання на кожен додатковий градус призводить до зростання опору на піввідсотка від питомого значення 20°C, 1 м довжини перерізом 1 кв.
У разі виникнення у металевому провіднику з'являється електричний струм - спрямоване переміщення елементарних частинок, які мають зарядом. Іони, що знаходяться у вузлах металу, не в змозі довго утримувати електрони на своїх зовнішніх орбітах, тому вони вільно переміщаються по всьому об'єму матеріалу від одного вузла до іншого. Цей хаотичний рух обумовлений зовнішньою енергією – теплом.
Хоча факт переміщення є, воно не є спрямованим, тому не розглядається як струм. З появою електричного поляелектрони орієнтуються відповідно до його конфігурації, формуючи спрямований рух. Але так як тепловий вплив нікуди не зник, то частинки, що хаотично переміщаються, стикаються з спрямованими полем. Залежність опору металів від температури показує величину перешкод для проходження струму. Чим більша температура, тим вища R провідника.
Очевидний висновок: знижуючи рівень нагрівання, можна зменшити і опір. (близько 20 K) якраз і характеризується істотним зниженням теплового хаотичного руху частинок у структурі речовини.
Розглянута властивість провідних матеріалів знайшла широке застосуванняу електротехніці. Наприклад, залежність опору провідника від температури використовують у електронних датчиках. Знаючи її значення для будь-якого матеріалу, можна виготовити терморезистор, підключити його до цифрового або аналогового пристрою, виконати відповідне градуювання шкали і використовувати в якості альтернативи В основі більшості сучасних термодатчиків закладено саме такий принцип, адже надійність вища, а конструкція простіше.
Крім того, залежність опору від температури дозволяє розраховувати нагрівання обмоток електродвигунів.
Опір металів пов'язане з тим, що електрони, що рухаються в провіднику, взаємодіють з іонами кристалічних грат і втрачають при цьому частину енергії, яку вони набувають в електричному полі.
Досвід свідчить, що опір металів залежить від температури. Кожну речовину можна характеризувати постійною для неї величиною, яка називається температурним коефіцієнтом опору α. Цей коефіцієнт дорівнює відносній зміні питомого опору провідника при його нагріванні на 1 К: α =
де ?
Залежність опору від температури виражається такою самою функцією:
R = R 0 (1 + T).
Температурні коефіцієнти опору чистих металів порівняно мало відрізняються один від одного і приблизно дорівнюють 0,004 K -1 . Зміна опору провідників при зміні температури призводить до того, що їхня вольт-амперна характеристика не лінійна. Це особливо помітно у випадках, коли температура провідників значно змінюється, наприклад під час роботи лампи розжарювання. На малюнку наведено її вольт – амперну характеристику. Як видно з малюнка, сила струму в цьому випадку не прямо пропорційна напрузі. Не слід, проте, думати, що це висновок суперечить закону Ома. Залежність, сформульована в законі Ома, справедлива лише при постійному опорі.Залежність опору металевих провідників від температури використовують у різних вимірювальних та автоматичних пристроях. Найбільш важливим з них є термометр опору. Основною частиною термометра опору служить платиновий дріт, намотаний на керамічний каркас. Дріт поміщають у середу, температуру якої потрібно визначити. Вимірюючи опір цього дроту і знаючи його опір при t 0 = 0 ° С (тобто. R 0),розраховують за останньою формулою температуру середовища.
Надпровідність.Однак до кінця XIXв. не можна було перевірити, як залежить опір провідників від температури в ділянці дуже низьких температур. Лише на початку XX ст. голландському вченому Г. Камерлінг-Оннесу вдалося перетворити на рідкий стан найбільш важко конденсований газ - гелій. Температура кипіння рідкого гелію дорівнює 4,2 К. Це і дало можливість виміряти опір деяких чистих металів при їх охолодженні до дуже низької температури.
У 1911 р. робота Камерлінг-Оннеса завершилася найбільшим відкриттям. Досліджуючи опір ртуті при її постійному охолодженні, він виявив, що при температурі 4,12 К опір ртуті стрибком падало до нуля. Надалі йому вдалося це явище спостерігати і в ряду інших металів при їх охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. Явище повної втрати металом електричного опоруза певної температури одержало назву надпровідності.
Не всі матеріали можуть стати надпровідниками, але їхня кількість досить велика. Однак у багатьох з них було виявлено властивість, яка значно перешкоджала їхньому застосуванню. З'ясувалося, що більшість чистих металів надпровідність зникає, коли вони перебувають у сильному магнітному полі. Тому, коли надпровідником тече значний струм, він створює навколо себе магнітне поле і надпровідність у ньому зникає. Все ж ця перешкода виявилася переборною: було з'ясовано, що деякі сплави, наприклад ніобію і цирконію, ніобію і титану та ін, мають властивість зберігати свою надпровідність при великих значеннях сили струму. Це дозволило ширше використовувати надпровідність.
Залежність опору від температури
Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до: навігація, пошук
Опір R однорідного провідника постійного перерізузалежить від властивостей речовини провідника, його довжини та перерізу наступним чином:
Де ρ – питомий опір речовини провідника, L – довжина провідника, а S – площа перерізу. Величина, зворотна питомого опору називається питомою провідністю. Ця величина пов'язана з температурою формулою Нернст-Ейнштейна:
T – температура провідника;
D – коефіцієнт дифузії носіїв заряду;
Z – кількість електричних зарядів носія;
e – елементарний електричний заряд;
C – концентрація носіїв заряду;
Постійна Больцмана.
Отже, опір провідника пов'язаний із температурою наступним співвідношенням:
Опір також може залежати від параметрів S і I, оскільки переріз і довжина провідника також залежать від температури.
2) Ідеальний газ - математична модель газу, в якій передбачається, що: 1) потенційну енергію взаємодії молекул можна знехтувати порівняно з їх кінетичною енергією; 2) сумарний обсяг молекул газу дуже малий; 3) між молекулами не діють сили тяжіння або відштовхування, зіткнення частинок між собою та зі стінками судини абсолютно пружні; 4) час взаємодії між молекулами дуже мало в порівнянні з середнім часом між зіткненнями. У розширеній моделі ідеального газу частинки, з якого він складається, мають форму пружних сфер або еліпсоїдів, що дозволяє враховувати енергію не тільки поступального, а й обертально-коливального руху, а також центральні, а й нецентральні зіткнення частинок.
Тиск газу:
Газ завжди заповнює об'єм, обмежений непроникними йому стінками. Так наприклад, газовий балонабо камера автомобільної шинимайже рівномірно заповнені газом.
Прагнучи розширитися, газ тиск на стінки балона, камери шини або будь-якого іншого тіла, твердого або рідкого, з яким він стикається. Якщо не брати до уваги дії поля тяжіння Землі, яке при звичайних розмірах судин лише мізерно змінює тиск, то при рівновазі тиску газу в посудині нам цілком рівномірним. Це зауваження стосується макросвіту. Якщо ж уявити, що відбувається в мікросвіті молекул, що становлять газ у посудині, то ні про який рівномірний розподіл тиску не може бути й мови. У одних місцях поверхні стінки молекули газу вдаряють у стінки, тоді як інших місцях удари відсутні. Ця картина постійно безладно змінюється. Молекули газу ударяють об стінки судин, а потім відлітають зі швидкістю майже рівної швидкості молекули до удару.
Ідеальний газ. Для пояснення властивостей речовини у газоподібному стані використовується модель ідеального газу. У моделі ідеального газу передбачається наступне: молекули мають зневажливо малий обсяг порівняно з обсягом судини, між молекулами не діють сили тяжіння, при зіткненнях молекул один з одним і зі стінками судини діють сили відштовхування.
Завдання до Квитка №16
1) Робота дорівнює потужність * час = (квадрат напруги) / опір * час
Опір = 220 вольт * 220 вольт * 600 секунд / 66000 джоулів = 440 Ом
1. Змінний струм. Чинне значення сили струму та напруги.
2. Фотоелектричний ефект. Закони фотоефекту. Рівняння Ейнштейна.
3. Визначте швидкість червоного світла =671 нм у склі з показником заломлення 1,64.
Відповіді на Білет №17
Змінний струм - електричний струм, який з часом змінюється за величиною і напрямом або, в окремому випадку, змінюється за величиною, зберігаючи свій напрямок в електричному ланцюзі незмінним.
Чинним (ефективним) значенням сили змінного струму називають величину постійного струму, дія якого здійснить таку ж роботу (тепловий або електродинамічний ефект), що й аналізований змінний струмпротягом одного періоду. У сучасній літературі найчастіше використовується математичне визначення цієї величини – середньоквадратичне значення сили змінного струму.
Інакше кажучи, значення струму, що діє, можна визначити за формулою:
Для гармонійних коливань струму Аналогічно визначаються діючі значення ЕРС і напруги.
Фотоефект, Фотоелектричний ефект - випромінювання електронів речовиною під дією світла (або будь-якого іншого електромагнітного випромінювання). У конденсованих (твердих і рідких) речовин виділяють зовнішній і внутрішній фотоефект.
Закони Столетова для фотоефекту:
Формулювання 1-го закону фотоефекту: Сила фотоструму прямо пропорційна щільності світлового потоку.
Згідно з 2-м законом фотоефекту, максимальна кінетична енергія електронів, що вириваються світлом, лінійно зростає з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.
3-й закон фотоефекту: для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота світла (або максимальна довжинахвилі λ0), при якій ще можливий фотоефект, і якщо фотоефект вже не відбувається. Теоретичне пояснення цих законів було дано в 1905 Ейнштейном. Відповідно до нього, електромагнітне випромінювання є потік окремих квантів (фотонів) з енергією hν кожен, де h - постійна Планка. При фотоефект частина падаючого електромагнітного випромінювання від поверхні металу відбивається, а частина проникає всередину поверхневого шару металу і там поглинається. Поглинувши фотон, електрон отримує від нього енергію і, роблячи роботу виходу φ, залишає метал: максимальна кінетична енергія, яку має електрон при вильоті з металу.
Закони зовнішнього фотоефекту
Закон Столетова: при постійному спектральному складі електромагнітних випромінювань, що падають на фотокатод, фотострум насичення пропорційний енергетичній освітленості катода (інакше: число фотоелектронів, що вибиваються з катода за 1 с, прямо пропорційно інтенсивності випромінювання):
І максимальна початкова швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а визначається тільки його частотою.
Для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота світла (що залежить від хімічної природи речовини та стану поверхні), нижче за яку фотоефект неможливий.
Рівняння Ейнштейна (іноді зустрічається назва «рівняння Ейнштейна - Гільберта») - рівняння гравітаційного поля в загальній теорії відносності, що пов'язують між собою метрику викривленого простору-часу з властивостями матерії, що його заповнює. Термін використовується і в однині: «Рівняння Ейнштейна», так як у тензорного запису це одне рівняння, хоча в компонентах являє собою систему рівнянь у приватних похідних.
Виглядають рівняння так:
Де тензор Річчі, що виходить з тензора кривизни простору-часу за допомогою згортки його по парі індексів, R - скалярна кривизна, тобто згорнутий тензор Річчі, метричний тензор,
космологічна постійна, а є тензор енергії-імпульсу матерії, (π - число пі, c - швидкість світла у вакуумі, G - гравітаційна постійна Ньютона).
Завдання до Квитка №17
до = 10 * 10 4 = 10 5 н/м=100000н/м
F=k*дельта L
дельта L = mg/k
відповідь 2 см
1. Рівняння Менделєєва-Клапейрона. Термодинамічна шкала температури. Абсолютний нуль.
2. Електричний струму металах. Основні засади електронної теорії металів.
3.Яку швидкість набуває ракета за 1хв, рухаючись зі стану спокою з прискоренням 60м/с2?
Відповіді на Білет №18
1) Рівняння стану ідеального газу (іноді рівняння Клапейрона або рівняння Менделєєва – Клапейрона) – формула, що встановлює залежність між тиском, молярним об'ємом та абсолютною температурою ідеального газу. Рівняння має вигляд:
P-тиск
Vm-молярний об'єм
R- універсальна газова постійна
T-абсолютна температура, До.
Ця форма запису носить ім'я рівняння (закону) Менделєєва – Клапейрона.
Рівняння, виведене Клапейроном, містило якусь неуніверсальну газову постійну значення якої необхідно було вимірювати для кожного газу:
Менделєєв виявив, що r прямо пропорційна u коефіцієнт пропорційності R він назвав універсальною газовою постійною.
ТЕРМОДИНАМІЧНА ТЕМПЕРАТУРНА шкала (Кельвіна шкала) - абсолютна шкала температур, яка залежить від властивостей термометричної речовини (початок відліку - абсолютний нуль температури). Побудова термодинамічної температурної шкали заснована на другому початку термодинаміки і, зокрема, на незалежності ККД Карно циклу від природи робочого тіла. Одиниця термодинамічної температури – кельвін (К) – визначається як 1/273,16 частина термодинамічної температури потрійної точки води.
Абсолютний нуль температури (рідше – абсолютний нуль температури) – мінімальна межа температури, яку може мати фізичне тіло у Всесвіті. Абсолютний нуль є початком відліку абсолютної температурної шкали, наприклад, шкали Кельвіна. У 1954 X Генеральна конференція з мір і ваг встановила термодинамическую температурну шкалу з однією реперною точкою - потрійною точкою води, температура якої прийнята 273,16 К (точно), що відповідає 0,01 ° C, так що за шкалою Цельсія абсолютному нулю відповідає температура −273,15 °C.
Електричний струм - спрямований (упорядкований) рух заряджених частинок. Такими частинками можуть бути: в металах - електрони, в електролітах - іони (катіони та аніони), у газах - іони та електрони, у вакуумі за певних умов - електрони, у напівпровідниках - електрони та дірки (електронно-діркова провідність). Іноді електричним струмом називають також струм усунення, що виникає внаслідок зміни у часі електричного поля.
Електричний струм має такі прояви:
нагрівання провідників (у надпровідниках немає виділення теплоти);
зміна хімічного складупровідників (спостерігається переважно в електролітах);
створення магнітного поля (проявляється у всіх без винятку провідників)
Теорії кислот і основ - сукупність фундаментальних фізико-хімічних уявлень, що описують природу та властивості кислот та основ. Усі вони вводять визначення кислот та основ - двох класів речовин, що реагують між собою. Завдання теорії - передбачення продуктів реакції між кислотою та основою та можливості її протікання, для чого використовуються кількісні характеристики сили кислоти та основи. Відмінності між теоріями лежать у визначеннях кислот і основ, характеристики їхньої сили і, як наслідок - у правилах передбачення продуктів реакції між ними. Всі вони мають свою область застосування, які області частково перетинаються.
Основні положення електронної теорії металів взаємодії надзвичайно поширені у природі та знаходять широке застосування у науковій та виробничій практиці. Теоретичні уявлення про кислоти та основи мають важливе значення у формуванні всіх концептуальних систем хімії та надають різнобічний вплив на розвиток багатьох теоретичних концепцій у всіх основних хімічних дисциплінах. На основі сучасної теоріїкислот та основ розроблені такі розділи хімічних наук, як хімія водних та неводних розчинів електролітів, рН-метрія в неводних середовищах, гомо- та гетерогенний кислотно-основний каталіз, теорія функцій кислотності та багато інших.
Завдання на Білет №18
v=at=60м/с2*60с=3600м/с
Відповідь: 3600м/с
1. Струм у вакуумі. Електронно-променева трубка.
2. Квантова гіпотеза Планка. Квантова природа світла.
3. Жорсткість сталевого дроту дорівнює 10000 Н/м. на скільки подовжиться трос, якщо до нього підвісити вантаж масою 20 кг.
Відповіді на Білет №19
1) Для отримання електричного струму у вакуумі потрібна наявність вільних носіїв. Отримати їх можна за рахунок випромінювання електронів металами - електронної емісії (від латинського emissio - випуск).
Як відомо, при нормальних температурах електрони утримуються всередині металу, незважаючи на те, що вони здійснюють тепловий рух. Отже, поблизу поверхні існують сили, які діють електрони і спрямовані всередину металу. Це сили, що виникають внаслідок тяжіння між електронами та позитивними іонами кристалічних ґрат. В результаті в поверхневому шаріметалів з'являється електричне полеа потенціал при переході із зовнішнього простору всередину металу збільшується на деяку величину Dj. Відповідно, потенційна енергія електрона зменшується на eDj.
Кінескоп - електронно-променевий прилад, що перетворює електричні сигнали на світлові. Широко застосовується у пристрої телевізорів, до 1990-х років використовувалися телевізори виключно на основі кінескопа. У назві приладу відобразилося слово «кінетика», що пов'язане з фігурами, що рухаються на екрані.
Основні частини:
електронна гармата, призначена для формування електронного променя, кольорових кінескопах і багатопроменевих осцилографічних трубках об'єднуються в електронно-оптичний прожектор;
екран, покритий люмінофором - речовиною, що світиться при попаданні на нього пучка електронів;
система, що відхиляє, керує променем таким чином, що він формує необхідне зображення.
2) Гіпотеза Планка - гіпотеза, висунута 14 грудня 1900 Максом Планком і що полягає в тому, що при тепловому випромінюванні енергія випускається і поглинається не безперервно, а окремими квантами (порціями). Кожна така порція-квант має енергію Е, пропорційну частоті випромінювання:
де h або коефіцієнт пропорційності, названий згодом постійною Планкою. На основі цієї гіпотези він запропонував теоретичний висновок співвідношення між температурою тіла і випромінюванням, що випускається цим тілом - формулу Планка.
Пізніше гіпотеза Планка була підтверджена експериментально.
Висунення цієї гіпотези вважається моментом народження квантової механіки.
Квантова природа світла елементарна частка, квант електромагнітного випромінювання (у вузькому значенні - світла). Це безмасова частка, здатна існувати у вакуумі, тільки рухаючись зі швидкістю світла. Електричний заряд фотона також дорівнює нулю. Фотон може бути тільки у двох спинових станах з проекцією спина на напрямок руху (спіральністю) ±1. У фізиці фотони позначаються буквою.
Класична електродинаміка описує фотон як електромагнітну хвилю з круговою правою або лівою поляризацією. З погляду класичної квантової механіки, фотону як квантовій частинці властивий корпускулярно-хвильовий дуалізм, він виявляє одночасно властивості частки та хвилі.
Завдання до Квитка №19
F=k*дельта L
дельта L = mg/k
дельта L = 20кг * 10000н / кг / 100000н / м = 2 см
відповідь 2 см
1. Електричний струм у напівпровідниках. Власна провідність напівпровідників з прикладу кремнію.
2. Закони відображення та заломлення світла.
3. Яку роботу здійснює електричне поле з переміщення 5х1018 електронів на ділянці ланцюга з різницею потенціалів 20 В.
Відповіді на Білет №20
Електричний струм у напівпровідниках- матеріал, який за своєю питомою провідністю займає проміжне місце між провідниками та діелектриками та відрізняється від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури та впливу різних видіввипромінювання. Основною властивістю напівпровідника є збільшення електричної провідності із зростанням температури.
Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких становить близько кількох електрон-вольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а арсенід - до узкозонних. До напівпровідників належать багато хімічні елементи(германій, кремній, селен, телур, миш'як та інші), величезна кількість сплавів та хімічних сполук(Арсенід галію та ін). Майже всі неорганічні речовини навколишнього світу - напівпровідники. Найпоширенішим у природі напівпровідником є кремній, що становить майже 30% земної кори.
Електричний опір багатьох матеріалів залежить від температури. Природа цієї залежності у різних матеріаліврізна.
У металів, що мають кристалічну структуру, вільний пробіг електронів як носіїв заряду обмежений їх судареннями з іонами, що знаходяться у вузлах кристалічної решітки. При зіткненнях кінетична енергія електронів передається решітці. Після кожного зіткнення електрони під дією сил електричного поля знову набирають швидкість і при наступних зіткненнях віддають набуту енергію іонам кристалічних ґрат, збільшуючи їх коливання, що призводить до збільшення температури речовини. Таким чином, електрони можна вважати посередниками у перетворенні електричної енергії на теплову. Збільшення температури супроводжується посиленням хаотичного теплового руху частинок речовини, що призводить до збільшення числа зіткнень електронів з ними та ускладнює упорядкований рух електронів.
У більшості металів у межах робочих температур питомий опір зростає за лінійним законом
де 
і 
- питомі опорипри початковій та кінцевій температурах;
- постійний для цього металу коефіцієнт, званий температурним коефіцієнтом опору (ТКС);
Т1і Т2 - початкова та кінцева температури.
Для провідників другого роду збільшення температури призводить до збільшення їх іонізації, тому ТКС цього виду провідників негативний.
Значення питомого опору речовин та їх ТКС наводяться у довідниках. Зазвичай значення питомого опору прийнято давати за нормальної температури +20 °З.
Опір провідника визначається виразом
R2 = R1 
(2.1.2)
Завдання 3 Приклад
Визначити опір мідного дроту двопровідної лінії передачі при +20°С та +40°С, якщо перетин дроту S =
120 мм 
, а довжина лінії l = 10 км.
Рішення
За довідковими таблицями знаходимо питомий опір 
міді при + 20 °С та температурний коефіцієнт опору 
:
= 0,0175 Ом мм 
/м; 
= 0,004 град 
.
Визначимо опір дроту за Т1 = +20 °С за формулою R = 
, враховуючи довжину прямого та зворотного проводів лінії:
R1 = 0,0175 
2 = 2,917 Ом.
Опір проводів за температури + 40°З знайдемо за формулою (2.1.2)
R2 = 2,917 = 3,15 Ом.
Завдання
Повітряна трипровідна лінія довжиною L виконана дротом, марка якого дана в таблиці 2.1. Необхідно знайти величину, позначену знаком «?», використовуючи наведений приклад і вибравши за таблицею 2.1 варіант із зазначеними у ньому даними.
Слід врахувати, що у завданні, на відміну прикладу, передбачені розрахунки, пов'язані з одним проводом лінії. У марках неізольованих дротів буква вказує на матеріал дроту (А – алюміній; М – мідь), а число – перетин дроту вмм 
.
Таблиця 2.1
|
Довжина лінії L, км |
Марка дроту |
Температура дроту Т, °С |
Опір проводу RТ при температурі Т, Ом |
|
Вивчення матеріалу теми завершується роботою з тестами №2 (ТОЕ-
ЕТМ/ПМ» та № 3 (ТОЕ – ЕТМ/ІМ)
