24. Опір провідника. Питомий опір провідника та його температурна залежність. Провідність провідника

Як вже зазначалося, сила струму в ланцюзі залежить не тільки від напруги на кінцях ділянки, але також і від властивостей провідника, включеного в ланцюг. Залежність сили струму від властивостей провідників пояснюється тим, що різні провідники володіють різним електричним опором. Електричний опір R – фізична скалярна величина, що характеризує властивість провідника зменшувати швидкість упорядкованого руху вільних носіїв зарядів в провіднику. Позначається опір буквою R. У СІ одиницею опору провідника є ом (Ом). 1 Ом – опір такого провідника, сила струму в якому дорівнює 1 А при напрузі на ньому 1 В. Застосовуються й інші одиниці: килоом (кОм), мегаом (МОм), міліом (мОм): 1 кОм = 103 Ом; 1 МОм = 106 Ом; 1 мОм = 10-3 Ом. Фізичну величину G, зворотну опору, називають електричну провідність електрична провідність Одиницею електричної провідності в СІ є сіменс: 1 Див – це провідність провідника опором 1 Ом. Провідник містить не тільки вільні заряджені частинки – електрони, але і нейтральні частинки і пов’язані заряди. Всі вони беруть участь в хаотичному тепловому русі, равновероятном в будь-яких напрямках. При включенні електричного поля під дією електричних сил переважатиме спрямоване впорядкований рух вільних зарядів, які повинні рухатися з прискоренням і їх швидкість повинна була б з часом зростатиме. Але в провідниках вільні заряди рухаються з деякою постійною середньою швидкістю. Отже, провідник чинить опір впорядкованого руху вільних зарядів, частина енергії цього руху передається провіднику, в результаті чого підвищується його внутрішня енергія. Через рух вільних зарядів спотворюється навіть ідеальна кристалічна решітка провідника, на спотвореннях кристалічної структури розсіюється енергія упорядкованого руху вільних зарядів. Провідник чинить опір проходженню електричного струму. Опір провідника залежить від матеріалу, з якого він виготовлений, довжини провідника і площі поперечного перерізу. Для перевірки цієї залежності можна скористатися тією ж електричною схемою, що і для перевірки закону Ома (рис. 2), включаючи в ділянку ланцюга MN різні за розмірами провідники циліндричної форми, виготовлені з одного і того ж матеріалу, а також з різних матеріалів. Результати експерименту показали, що опір провідника прямо пропорційно довжині l провідника, обернено пропорційно площі S його поперечного перерізу і залежить від роду речовини, з якого виготовлений провідник: Зі збільшенням температури опір провідника зростає за лінійним законом

г де R₀ - опір при t=0° С; R- опір при температурі t, α - термічний коефіцієнт опору, показує як міняється опір провідника при зміні температури на 1 градус. Для чистих металів при не дуже низьких температурах   , тобто можна записати

При певних температурах (0,14-20 К),     які називають «критичними» опір провідника різко зменшується до 0 і метал переходить у надпровідний стан. Уперше в 1911 р. це виявив Камерлинг-Оннес для ртуті. В 1987 р. розроблені кераміки, що переходять у надпровідний стан при температурах перевищуючих 100 К, так звані високотемпературні надпровідники - ВТНП.