как и почему изменяется удельное сопротивление металлов

как и почему изменяется удельное сопротивление металлов

  1. 2.3.1. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводников

    Связь плотности тока J, А/м2, и напряженности электрического поля Е, В/м, в проводнике дается известной формулой:

    Здесь g, См/м параметр проводникового материала, называемый его удельной проводимостью; в соответствии с законом Ома g не зависит от напряженности электрического поля при изменении последней в весьма широких пределах. Величина r=1/g, oбратная удельной проводимости и называемая удельным сопротивлением, для имеющего сопротивление R проводника длиной l с постоянным поперечным сечением S вычисляется по формуле

    #961; = RS/l. (2.2)

    Единица СИ для удельного сопротивления — Омм. Диапазон значений удельного сопротивления #961; металлических проводников при нормальной температуре довольно узок: от 0.016 для серебра и до примерно 10 мкОмм для железохромоалюминиевых сплавов, т. е. он занимает всего три порядка. Значение удельной проводимости #947; в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов в данном проводнике, которая, в свою очередь, определяется структурой проводникового материала. Все чистые металлы с наиболее правильной кристаллической решеткой характеризуются наименьшими значениями удельного сопротивления; примеси, искажая решетку, приводят к увеличению #961;. И с точки зрения волновой теории, рассеяние электронных волн происходит на дефектах кристаллической решетки, которые соизмеримы с расстоянием порядка четверти длины электронной волны. Нарушения меньших размеров не вызывают заметного рассеяния волн.

    2.3.2. Температурный коэффициент удельного сопротивления металлов

    Число носителей заряда в металлическом проводнике при повышении температуры остается практически неизменным. Однако вследствие колебаний узлов кристаллической решетки с ростом температуры появляется все больше и больше препятствий на пути направленного под действием электрического поля движения свободных электронов, т. е. уменьшается средняя длина свободного пробега электрона, уменьшается подвижность электронов и, как следствие, уменьшается удельная проводимость металлов, и увеличивается удельное сопротивление. Иными словами, температурный коэффициент удельного сопротивления металлов положителен.

    2.3.3.Изменение удельного сопротивления металлов при плавлении

    При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления, как это видно из рис. 2.1; однако некоторые металлы при плавлении повышают #961;.

    Рис. 2.1.Зависимость удельного сопротивления меди от температуры.

    Скачок соответствует температуре плавления меди 1083С

    Удельное сопротивление увеличивается при плавлении у тех металлов, которые при плавлении увеличивают объем, т. е. уменьшают плотность; у металлов с противоположным характером изменения объема при плавлении (аналогичным фазовому переходу лед-вода) #961; уменьшается.

    2.3.4. Изменение удельного сопротивления металлов при деформациях

    Изменение удельного сопротивления при растяжении или сжатии приближенно может оцениваться формулой

    #961; = #961;0(1 #963; s) , (2.3)

Leave a Comment