§ 46 umumiy mulohazalarga muvofiq tajriba shuni ko'rsatadiki, o'tkazgichning qarshiligi ham uning haroratiga bog'liq.
Biz bir necha metr yupqa (diametri 0,1-0,2 mm) temir simni 1 spiral shaklida shamollaymiz va uni galvanik elementlarning batareyasi 2 va ampermetr 3 ni o'z ichiga olgan sxemaga kiritamiz (81-rasm). Biz bu simning qarshiligini shunday tanlaymizki, xona haroratida ampermetrning ignasi deyarli butun o'lchovni burishtiradi. Ampermetrning ko'rsatkichlarini qayd etib, biz simni mash'al bilan kuchli qizdiramiz. Ko'ramizki, qizdirilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kamayadi, ya'ni qizdirilganda simning qarshiligi ortadi. Bu natija faqat temir bilan emas, balki boshqa barcha metallar bilan ham olinadi. Harorat ko'tarilgach, metallarning qarshiligi ortadi. Ba'zi metallar uchun bu o'sish sezilarli: sof metallar uchun 100 ° C gacha qizdirilganda u 40-50% ga etadi; qotishmalarda odatda kamroq bo'ladi. Haroratning oshishi bilan qarshilik deyarli o'zgarmaydigan maxsus qotishmalar mavjud; bular, masalan, konstantan (lotincha constans - doimiy so'zidan) va manganin. Konstantan ba'zi o'lchov asboblarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Guruch. 81. Simning qarshiligining haroratga bog'liqligini ko'rsatadigan tajriba. Qizdirilganda simning qarshiligi oshadi: 1 - sim, 2 - galvanik hujayra batareyasi, 3 - ampermetr
Aks holda, qizdirilganda elektrolitlarning qarshiligi o'zgaradi. Keling, tasvirlangan tajribani takrorlaymiz, lekin sxemaga temir sim o'rniga bir oz elektrolit kiritamiz (82-rasm). Elektrolit qizdirilganda ampermetrning ko'rsatkichlari doimo ortib borishini ko'ramiz, ya'ni elektrolitlar qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi. E'tibor bering, ko'mir va boshqa ba'zi materiallarning qarshiligi qizdirilganda ham kamayadi.
Guruch. 82. Elektrolitlar qarshiligining haroratga bog'liqligini ko'rsatadigan tajriba. Qizdirilganda elektrolitning qarshiligi pasayadi: 1 - elektrolit, 2 - galvanik elementlarning batareyasi, 3 - ampermetr
Metalllarning qarshiligining haroratga bog'liqligi qarshilik termometrlari qurilmasi uchun ishlatiladi. Eng oddiy shaklda u slyuda plastinkasiga o'ralgan yupqa platina simdir (83-rasm), uning turli xil haroratlarda qarshiligi yaxshi ma'lum. Qarshilik termometri tananing ichiga joylashtirilgan, siz uning haroratini o'lchamoqchi bo'lgan (masalan, pechda) va o'rashning uchlari kontaktlarning zanglashiga olib kiradi. O'rashning qarshiligini o'lchash orqali haroratni aniqlash mumkin. Ushbu termometrlar ko'pincha juda yuqori va juda past haroratlarni o'lchash uchun ishlatiladi, bunda simob termometrlari endi qo'llanilmaydi.
Guruch. 83. Qarshilik termometri
Supero'tkazuvchilar 1 ° C ga qizdirilganda uning qarshiligining ortishi, dastlabki qarshilikka bo'linadi, qarshilikning harorat koeffitsienti deb ataladi va odatda harf bilan belgilanadi. Umuman olganda, qarshilikning harorat koeffitsienti haroratga bog'liq. Qiymat bir ma'noga ega, masalan, agar biz haroratni 20 dan 21 ° C gacha oshirsak va boshqa harorat 200 dan 201 ° C gacha ko'tarilsa. Ammo ko'p hollarda, juda keng harorat oralig'idagi o'zgarish ahamiyatsiz va siz ushbu diapazondagi o'rtacha qiymatdan foydalanishingiz mumkin. Supero'tkazuvchilarning haroratdagi qarshiligi teng bo'lsa va haroratda teng bo'lsa, u holda o'rtacha qiymat
. (48.1)
Odatda qarshilik 0 ° C harorat sifatida qabul qilinadi.
Jadval 3. Ba'zi o'tkazgichlarning qarshilik harorat koeffitsientining o'rtacha qiymati (0 dan 100 ° S gacha)
|
Modda |
Modda |
||
|
Volfram |
|||
|
Konstantan |
|||
|
Manganin |
Jadval 3 ba'zi o'tkazgichlar uchun qiymatlarni ko'rsatadi.
48.1. Lampochka yoqilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimi birinchi daqiqada lampochkaning yonishi boshlanganidan keyin oqadigan oqimdan farq qiladi. Uglerod lampasi va metall filamentli chiroqli zanjirda tok kuchi qanday o'zgaradi?
48.2. Volfram filamentli o'chirilgan lampochkaning qarshiligi 60 ohm. To'liq qizdirilganda, lampochkaning qarshiligi 636 ohmgacha ko'tariladi. Issiq filamentning harorati qanday? Jadvaldan foydalaning. 3.
48.3. Isitilmagan holatda nikelli o'rashga ega elektr pechning qarshiligi 10 ohm. Ushbu pechning o'rashi 700 ° C gacha qizdirilganda uning qarshiligi qanday bo'ladi? Jadvaldan foydalaning. 3.
> Haroratga nisbatan qarshilik
Qanday qilib qarshilik haroratga bog'liq: materiallar qarshiligi va qarshilikning haroratga, yarimo'tkazgichga bog'liqligini taqqoslash.
Qarshilik va qarshilik haroratga asoslangan va chiziqli.
O'rganish muammosi
- Katta va kichik tebranishlarda qarshilik va an'anaviy qarshilikning haroratga bog'liqligini solishtiring.
Asosiy fikrlar
- Harorat 100 ° C ga o'zgarganda, qarshilik (r) DT bilan quyidagicha o'zgaradi: p = p 0 (1 + aDT), bu erda r 0 - dastlabki qarshilik, a - qarshilikning harorat koeffitsienti.
- Haroratning sezilarli o'zgarishi bilan qarshilikning chiziqli bo'lmagan o'zgarishi seziladi.
- Ob'ektning qarshiligi o'ziga xos qarshilikka to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, shuning uchun u bir xil haroratga bog'liqligini ko'rsatadi.
Shartlar
- Yarimo'tkazgich - bu yaxshi o'tkazgich yoki izolyator bo'lgan elektr xususiyatlariga ega bo'lgan modda.
- Qarshilikning harorat koeffitsienti - harorat indeksi bilan qarshilik yoki qarshilikning o'zgarishini tavsiflovchi empirik qiymat (a).
- Qarshilik - bu materialning elektr oqimiga qarshilik ko'rsatish darajasi.
Materiallarning qarshiligi haroratga asoslanadi, shuning uchun qarshilikning haroratga bog'liqligini kuzatish mumkin. Ba'zilar juda past haroratlarda, boshqalari esa yuqori haroratlarda supero'tkazgichlarga (nol qarshilik) aylanishga qodir. Atomlarning tebranish tezligi katta masofalarda kuchayadi, shuning uchun metall bo'ylab harakatlanadigan elektronlar tez-tez to'qnashadi va qarshilikni oshiradi. Harorat o'zgarishi bilan qarshilik o'zgaradi DT:
Simobning ma'lum bir namunasining qarshiligi juda past harorat indeksida (4,2 K) nolga etadi. Agar indikator bu belgidan yuqori bo'lsa, u holda qarshilikning keskin sakrashi kuzatiladi, keyin esa harorat bilan deyarli chiziqli o'sish kuzatiladi
p = p 0 (1 + aDT), bu erda r 0 - dastlabki qarshilik, a - qarshilikning harorat koeffitsienti. Haroratning sezilarli o'zgarishi bilan a o'zgarishi mumkin va p ni topish uchun chiziqli bo'lmagan tenglama talab qilinishi mumkin. Shuning uchun ham modda oʻzgargan harorat qoʻshimchasi baʼzan qoldiriladi (masalan, a15).
Shuni ta'kidlash kerakki, a metallar uchun musbat, qarshilik esa harorat ko'rsatkichi bilan ortadi. Odatda harorat koeffitsienti taxminan xona haroratida metallar uchun +3 x 10 -3 K -1 dan +6 x 10 -3 K -1 gacha. Haroratga bog'liqlikni kamaytirish uchun maxsus ishlab chiqilgan qotishmalar mavjud. Masalan, manganinda a nolga yaqin.
Shuni ham unutmangki, a yarimo'tkazgichlar uchun manfiy, ya'ni ularning qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi. Ular yuqori haroratlarda mukammal o'tkazgichlardir, chunki ortib borayotgan harorat aralashuvi oqimni tashish uchun mavjud bo'lgan bepul zaryadlar miqdorini oshiradi.
Ob'ektning qarshiligi ham haroratga asoslanadi, chunki R 0 p ga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Biz bilamizki, silindr uchun R = rL / A. Agar L va A harorat bilan ko'p o'zgarmasa, u holda R r bilan bir xil haroratga bog'liq. Ma'lum bo'lishicha:
R = R 0 (1 + aDT), bu erda R 0 - boshlang'ich qarshilik va R - harorat o'zgarishi T dan keyingi qarshilik.
Keling, harorat sensori qarshiligini ko'rib chiqaylik. Ko'pgina termometrlar ushbu sxema bo'yicha ishlaydi. Eng keng tarqalgan misol - termistor. Bu kuchli haroratga bog'liq bo'lgan yarim o'tkazgich kristalidir. Qurilma kichik, shuning uchun u tegib turgan inson qismi bilan tezda issiqlik balansiga kiradi.
Termometrlar termistorning harorat qarshiligini avtomatik o'lchashga asoslangan
Oqim hosil bo'lishida ishtirok etmaydigan o'tkazgich zarralari (molekulalar, atomlar, ionlar) issiqlik harakatida, tok hosil qiluvchi zarralar esa elektr maydoni ta'sirida bir vaqtning o'zida issiqlik va yo'nalishli harakatda bo'ladi. Shu sababli, oqim hosil qiluvchi zarralar va uning hosil bo'lishida ishtirok etmaydigan zarralar o'rtasida ko'p sonli to'qnashuvlar sodir bo'ladi, bunda birinchisi o'zlari olib boradigan oqim manbai energiyasining bir qismini ikkinchisiga beradi. To'qnashuvlar qanchalik ko'p bo'lsa, oqim hosil qiluvchi zarrachalarning tartibli harakati tezligi shunchalik past bo'ladi. Formuladan ko'rinib turibdiki I = ennS, tezlikning pasayishi oqim kuchining pasayishiga olib keladi. O'tkazgichning oqim kuchini kamaytirish xususiyatini tavsiflovchi skalyar miqdor deyiladi o'tkazgichning qarshiligi. Ohm qonuni formulasidan, qarshilik 
Ohm - oqim kuchi bilan olingan o'tkazgichning qarshiligi 1 a o'tkazgichning uchlarida 1 V kuchlanish bilan.
Supero'tkazuvchilarning qarshiligi uning uzunligi l, ko'ndalang kesimi S va qarshilik bilan tavsiflangan materialga bog'liq. 
Supero'tkazuvchilar qancha uzun bo'lsa, oqim hosil qiluvchi zarrachalarning vaqt birligida uning shakllanishida qatnashmaydigan zarrachalar bilan to'qnashuvi shunchalik ko'p bo'ladi va shuning uchun o'tkazgichning qarshiligi shunchalik katta bo'ladi. Supero'tkazuvchilarning ko'ndalang kesimi qanchalik kichik bo'lsa, oqim hosil qiluvchi zarralar oqimi qanchalik zichroq bo'ladi va ularning shakllanishida ishtirok etmaydigan zarrachalar bilan to'qnashuvi shunchalik tez bo'ladi va shuning uchun o'tkazgichning qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.
Elektr maydoni ta'sirida tok hosil qiluvchi zarralar to'qnashuvlar o'rtasida tezlashib, maydon energiyasi hisobiga o'zlarining kinetik energiyasini oshiradilar. Ular oqim hosil qilmaydigan zarralar bilan to'qnashganda, ular kinetik energiyasining bir qismini ularga o'tkazadilar. Natijada, o'tkazgichning ichki energiyasi ortadi, bu uning isishida tashqi ko'rinishda namoyon bo'ladi. Supero'tkazuvchilar qizib ketganda uning qarshiligi o'zgaradimi yoki yo'qligini ko'rib chiqing.
Elektr zanjirida po'lat simli lasan mavjud (tor, 81-rasm, a). O'chirishni yopgandan so'ng, biz simni isitishni boshlaymiz. Biz uni qanchalik ko'p isitsak, amperning pastligi ampermetrni ko'rsatadi. Uning kamayishi metallar qizdirilganda ularning qarshiligi oshishi bilan bog'liq. Shunday qilib, lampochkaning sochi yoqilmaganda uning qarshiligi taxminan 20 ohm, va u yonganda (2900 ° C) - 260 ohm... Metall qizdirilganda elektronlarning issiqlik harakati va kristall panjaradagi ionlarning tebranish tezligi ortadi, buning natijasida ionlar bilan tok hosil qiluvchi elektronlarning to'qnashuvi soni ortadi. Bu o'tkazgichning qarshiligining oshishiga olib keladi *. Metalllarda erkin bo'lmagan elektronlar ionlar bilan juda kuchli bog'langan, shuning uchun metallar qizdirilganda, erkin elektronlar soni deyarli o'zgarmaydi.
* (Elektron nazariyaga asoslanib, qarshilikning haroratga bog'liqligining aniq qonunini chiqarib bo'lmaydi. Bunday qonun kvant nazariyasi tomonidan o'rnatiladi, bunda elektron to'lqin xossalariga ega bo'lgan zarracha sifatida qaraladi va o'tkazuvchan elektronning metall orqali harakati elektron to'lqinlarning tarqalish jarayoni bo'lib, ularning uzunligi de bilan belgilanadi. Broyl munosabatlari.)
Tajribalar shuni ko'rsatadiki, har xil moddalardan yasalgan o'tkazgichlarning harorati bir xil darajada o'zgarganda, ularning qarshiligi bir xil tarzda o'zgarmaydi. Misol uchun, agar mis o'tkazgich qarshilikka ega bo'lsa 1 ohm, keyin qizdirilgandan keyin 1 ° S u qarshilikka ega bo'ladi 1,004 ohm, va volfram - 1,005 ohm. Supero'tkazuvchilar qarshiligining uning haroratiga bog'liqligini tavsiflash uchun qarshilikning harorat koeffitsienti deb ataladigan qiymat kiritiladi. 0 ° C da olingan 1 ohmdagi o'tkazgichning qarshiligining o'zgarishi, uning harorati 1 ° C ga o'zgarishi bilan o'lchanadigan skalyar qiymat qarshilikning harorat koeffitsienti deb ataladi.... Shunday qilib, volfram uchun bu koeffitsient 0,005 ° -1, mis uchun - 0,004 ° -1. Qarshilikning harorat koeffitsienti haroratga bog'liq. Metalllar uchun u harorat bilan ozgina o'zgaradi. Kichik harorat oralig'i bilan u ma'lum bir material uchun doimiy hisoblanadi.
O'tkazgichning qarshiligi uning haroratini hisobga olgan holda hisoblangan formulani chiqaramiz. Buni taxmin qilaylik R 0- o'tkazgichning qarshiligi 0 ° S, qizdirilganda 1 ° S ga ortadi aR 0, va tomonidan qizdirilganda t °- ustida aRt ° va aylanadi R = R 0 + aR 0 t °, yoki
Metalllarning qarshiligining haroratga bog'liqligi, masalan, elektr isitish moslamalari, lampalar uchun spirallarni ishlab chiqarishda hisobga olinadi: spiral simining uzunligi va ruxsat etilgan oqim kuchi ularning isitiladigan haroratdagi qarshiligidan hisoblanadi. davlat. Metalllarning qarshiligining haroratga bog'liqligi qarshilik termometrlarida qo'llaniladi, ular issiqlik dvigatellari, gaz turbinalari, domna pechlaridagi metall va boshqalarning haroratini o'lchash uchun ishlatiladi.Bu termometr yupqa platinali (nikel, temir) spiral jarohatdan iborat. chinni ramkaga va himoya sumkasiga joylashtiriladi. Uning uchlari ampermetrli elektr zanjiriga ulangan bo'lib, uning shkalasi harorat graduslari bilan belgilanadi. Bobin qizdirilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kamayadi, bu haroratni ko'rsatadigan ampermetr o'qining harakatlanishiga olib keladi.
Berilgan uchastkaning, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshiligining o'zaro nisbati deyiladi o'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi(elektr o'tkazuvchanligi). Supero'tkazuvchilarning elektr o'tkazuvchanligi Supero'tkazuvchilarning o'tkazuvchanligi qanchalik katta bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik past bo'ladi va u tokni yaxshi o'tkazadi. Elektr o'tkazuvchanlik birligining nomi 
O'tkazgichning qarshilik bo'yicha o'tkazuvchanligi 1 ohm chaqirdi Siemens.
Haroratning pasayishi bilan metallarning qarshiligi pasayadi. Ammo shunday metallar va qotishmalar mavjudki, ularning qarshiligi ma'lum bir past haroratda har bir metall va qotishma uchun keskin kamayadi va g'oyib bo'ladigan darajada kichik bo'ladi - amalda nolga teng (81-rasm, b). Kelmoqda supero'tkazuvchanlik- Supero'tkazuvchilar deyarli hech qanday qarshilikka ega emas va unda qo'zg'atilgan oqim uzoq vaqt davomida mavjud bo'lib, o'tkazgich o'ta o'tkazuvchanlik haroratida (tajribalardan birida oqim bir yildan ko'proq vaqt davomida kuzatilgan). Supero'tkazgichdan o'tayotganda zichlikka ega bo'lgan oqim 1200 a / mm 2 issiqlik chiqishi kuzatilmadi. Eng yaxshi oqim o'tkazgichlari bo'lgan monovalent metallar tajribalar o'tkazilgan juda past haroratgacha o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tmaydi. Misol uchun, bu tajribalarda mis sovutilgan 0,0156 ° K, oltin - oldin 0,0204 ° S. Agar oddiy haroratlarda o'ta o'tkazuvchan qotishmalarni olish mumkin bo'lsa, bu elektrotexnika uchun katta ahamiyatga ega bo'lar edi.
Zamonaviy kontseptsiyalarga ko'ra, o'ta o'tkazuvchanlikning asosiy sababi bog'langan elektron juftlarning hosil bo'lishidir. Supero'tkazuvchanlik haroratida erkin elektronlar o'rtasida almashinuv kuchlari ta'sir qila boshlaydi, shuning uchun elektronlar bog'langan elektron juftlarini hosil qiladi. Bog'langan elektron juftlaridan bunday elektron gaz oddiy elektron gazdan farqli xususiyatlarga ega - u o'ta o'tkazgichda kristall panjaraning tugunlariga ishqalanishsiz harakat qiladi.
Metalllarning qarshiligi o'tkazgichda harakatlanayotgan elektronlarning kristall panjara ionlari bilan o'zaro ta'siri va elektr maydonida olingan energiyaning bir qismini yo'qotishi bilan bog'liq.
Tajriba shuni ko'rsatadiki, metallarning qarshiligi haroratga bog'liq. Har bir moddani u uchun doimiy qiymat bilan tavsiflash mumkin, deyiladi qarshilikning harorat koeffitsienti a. Bu koeffitsient o'tkazgich 1 K ga qizdirilganda uning qarshiligining nisbiy o'zgarishiga teng: a =
bu yerda r 0 - T 0 = 273 K (0 ° C) haroratdagi qarshilik, r - ma'lum haroratdagi T qarshiligi. Demak, metall o'tkazgich qarshiligining haroratga bog'liqligi chiziqli funktsiya bilan ifodalanadi: r = r 0 (1+ aT).
Qarshilikning haroratga bog'liqligi xuddi shu funktsiya bilan ifodalanadi:
R = R 0 (1+ aT).
Sof metallarning qarshilik harorat koeffitsientlari bir-biridan nisbatan kam farq qiladi va taxminan 0,004 K -1 ga teng. Haroratning o'zgarishi bilan o'tkazgichlarning qarshiligining o'zgarishi ularning oqim kuchlanish xarakteristikasi chiziqli emasligiga olib keladi. Bu, ayniqsa, o'tkazgichlarning harorati sezilarli darajada o'zgargan hollarda, masalan, akkor chiroq ishlayotganda seziladi. Rasmda uning volt-amper xarakteristikasi ko'rsatilgan. Rasmdan ko'rinib turibdiki, bu holda oqim kuchi kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsional emas. Biroq, bu xulosa Ohm qonuniga zid deb o'ylamaslik kerak. Ohm qonunida ifodalangan qaramlik faqat amal qiladi doimiy qarshilik bilan. Metall o'tkazgichlarning qarshiligining haroratga bog'liqligi turli o'lchash va avtomatik qurilmalarda qo'llaniladi. Bulardan eng muhimi qarshilik termometri... Qarshilik termometrining asosiy qismi keramik ramkaga o'ralgan platina simidir. Tel harorati aniqlanishi kerak bo'lgan muhitga joylashtiriladi. Ushbu simning qarshiligini o'lchash va uning qarshiligini t 0 = 0 ° C da bilish (ya'ni. R 0), muhit harorati oxirgi formula bo'yicha hisoblanadi.
Supero'tkazuvchanlik. Biroq, XIX asr oxirigacha. o'tkazgichlarning qarshiligi juda past haroratlar mintaqasidagi haroratga qanday bog'liqligini tekshirish mumkin emas edi. Faqat XX asr boshlarida. Gollandiyalik olim G.Kamerling-Onnes eng qiyin kondensatsiyalanuvchi gaz - geliyni suyuq holatga aylantirishga muvaffaq bo'ldi. Suyuq geliyning qaynash nuqtasi 4,2 K. Bu ba'zi sof metallarning juda past haroratgacha sovutilgandagi qarshiligini o'lchash imkonini berdi.
1911 yilda Kamerling Onnesning ishi katta kashfiyot bilan yakunlandi. Simobning doimiy sovutilgandagi qarshiligini o'rganib, u 4,12 K haroratda simobning qarshiligi keskin nolga tushishini aniqladi. Keyinchalik, u mutlaq nolga yaqin haroratgacha sovutilganda, bir qator boshqa metallarda ham xuddi shunday hodisani kuzatishga muvaffaq bo'ldi. Metallning ma'lum bir haroratda elektr qarshiligini to'liq yo'qotish hodisasi o'ta o'tkazuvchanlik deb ataladi.
Hamma materiallar ham supero'tkazgichga aylana olmaydi, lekin ularning soni juda katta. Biroq, ularning ko'pchiligi ulardan foydalanishga sezilarli darajada to'sqinlik qiladigan mulkka ega ekanligi aniqlandi. Ma'lum bo'lishicha, ko'pchilik sof metallarda kuchli magnit maydonda o'ta o'tkazuvchanlik yo'qoladi. Shuning uchun, o'ta o'tkazgich orqali sezilarli oqim o'tganda, u o'z atrofida magnit maydon hosil qiladi va undagi o'ta o'tkazuvchanlik yo'qoladi. Shunga qaramay, bu to'siqni engib o'tish mumkin bo'ldi: ba'zi qotishmalar, masalan, niobiy va tsirkoniy, niobiy va titanium va boshqalar yuqori oqim qiymatlarida o'zlarining o'ta o'tkazuvchanligini saqlab qolish xususiyatiga ega ekanligi aniqlandi. Bu o'ta o'tkazuvchanlikni yanada kengroq qo'llash imkonini berdi.
Metallar qarshiligining haroratga bog'liqligi. Supero'tkazuvchanlik. Wiedemann-Franz qonuni
Qarshilik nafaqat moddaning turiga, balki uning holatiga, xususan, haroratga bog'liq. Qarshilikning haroratga bog'liqligini ma'lum bir moddaning qarshilik harorat koeffitsientini belgilash orqali tavsiflash mumkin:
Haroratning bir daraja oshishi uchun qarshilikning nisbiy o'sishini beradi.
|
r = r 0 (1 + at) (14.12)
bu erda r 0 - 0ºS da qarshilik, r - uning tºS haroratdagi qiymati.
Qarshilikning harorat koeffitsienti ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin. Barcha metallar uchun qarshilik harorat oshishi bilan ortadi va shuning uchun metallar uchun
a> 0. Barcha elektrolitlarda, metallardan farqli o'laroq, qizdirilganda qarshilik har doim kamayadi. Grafitning qarshiligi harorat oshishi bilan ham kamayadi. Bunday moddalar uchun a<0.
Metalllarning elektr o'tkazuvchanligining elektron nazariyasi asosida o'tkazgich qarshiligining haroratga bog'liqligini tushuntirish mumkin. Haroratning oshishi bilan uning qarshiligi ortadi va elektr o'tkazuvchanligi pasayadi. (14.7) ifodani tahlil qilib, biz elektr o'tkazuvchanligi o'tkazuvchanlik elektronlari kontsentratsiyasiga va o'rtacha o'rtacha erkin yo'lga mutanosib ekanligini ko'ramiz. <ℓ>
, ya'ni. ko'proq <ℓ>
, elektronlarning tartibli harakati uchun kamroq to'siq - to'qnashuvlar. O'tkazuvchanlik o'rtacha issiqlik tezligiga teskari proportsionaldir <υ τ >
... Issiqlik tezligi harorat oshishi bilan mutanosib ravishda oshadi, bu elektr o'tkazuvchanligining pasayishiga va o'tkazgichlarning qarshiligining oshishiga olib keladi. Formulani (14.7) tahlil qilib, qo'shimcha ravishda g va r ning o'tkazgich turiga bog'liqligini tushuntirish mumkin.
1-8 ° K darajadagi juda past haroratlarda ba'zi moddalarning qarshiligi keskin milliardlab marta pasayadi va amalda nolga aylanadi.
1911 yilda golland fizigi G.Kamerling-Onnes tomonidan kashf etilgan bu hodisa deyiladi. supero'tkazuvchanlik . Hozirgi vaqtda o'ta o'tkazuvchanlik bir qator sof elementlarda (qo'rg'oshin, qalay, rux, simob, alyuminiy va boshqalar), shuningdek, bu elementlarning bir-biri bilan va boshqa elementlar bilan juda ko'p miqdordagi qotishmalarida o'rnatildi. Shaklda. 14.3 o'ta o'tkazgichlar qarshiligining haroratga bog'liqligini sxematik tarzda ko'rsatadi.
Supero'tkazuvchanlik nazariyasi 1958 yilda N.N. Bogolyubov. Ushbu nazariyaga ko'ra, o'ta o'tkazuvchanlik kristall panjaradagi elektronlarning bir-biri bilan va panjara atomlari bilan to'qnashmasdan harakatidir. Barcha o'tkazuvchan elektronlar bir-biri bilan va panjara bilan o'zaro ta'sir qilmasdan, o'zgarmas ideal suyuqlikning bir oqimi sifatida harakat qiladi, ya'ni. ishqalanishsiz. Shuning uchun supero'tkazgichlarning qarshiligi nolga teng. Kuchli magnit maydon, supero'tkazgichga kirib, elektronlarni burishtiradi va elektron oqimining "laminar oqimi" ni buzadi, elektronlarning panjara bilan to'qnashuviga olib keladi, ya'ni. qarshilik paydo bo'ladi.
Supero'tkazuvchi holatda elektronlar o'rtasida energiya kvantlari almashinadi, bu esa elektronlar o'rtasida Kulon itaruvchi kuchlardan kattaroq bo'lgan jozibador kuchlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Bunda o'zaro kompensatsiyalangan magnit va mexanik momentlar bilan elektron juftlari (Kuper juftlari) hosil bo'ladi. Bunday juft elektronlar kristall panjarada qarshiliksiz harakatlanadi.
Supero'tkazuvchanlikning eng muhim amaliy qo'llanilishidan biri uni o'ta o'tkazgichli o'rash bilan elektromagnitlarda qo'llashdir. Agar o'ta o'tkazuvchanlikni buzadigan tanqidiy magnit maydon bo'lmaganida, bunday elektromagnitlar yordamida santimetrda o'nlab va yuzlab million amperli magnit maydonlarni olish mumkin edi. Oddiy elektromagnitlar yordamida bunday katta doimiy maydonlarni olish mumkin emas, chunki bu juda katta kuchlarni talab qiladi va bunday yuqori quvvatlarni o'rash tomonidan yutilishi natijasida hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlash deyarli mumkin emas. Supero'tkazuvchi elektromagnitda oqim manbasining quvvat sarfi ahamiyatsiz va o'rashni geliy haroratiga (4,2ºK) sovutish uchun quvvat sarfi bir xil maydonlarni yaratadigan an'anaviy elektromagnitga qaraganda to'rt daraja pastroqdir. Supero'tkazuvchanlik elektron matematik mashinalar (kriotronik xotira elementlari) uchun xotira tizimlarini yaratish uchun ham ishlatiladi.
1853 yilda Wiedemann va Franz eksperimental ravishda o'rnatdilar bir xil haroratdagi barcha metallar uchun issiqlik o'tkazuvchanligi l ning elektr o'tkazuvchanligi g ga nisbati bir xil va ularning termodinamik haroratiga proportsional ekanligini.
Bu metallardagi issiqlik o'tkazuvchanligi, shuningdek, elektr o'tkazuvchanligi erkin elektronlarning harakati bilan bog'liqligini ko'rsatadi. Biz elektronlar bir atomli gazga o'xshash deb taxmin qilamiz, uning issiqlik o'tkazuvchanligi gazlarning kinetik nazariyasiga ko'ra,
