Електричний опір
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
 |
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
 |
Цій статті слід надати енциклопедичного стилю, і, при потребі, відформатувати, використовуючи мову розмітки Вікі. Ви можете допомогти проекту, зробивши це! |
Електричний опір
Зміст |
[ред.] Фізична природа опору
Усяке тіло чинить опір електричному струму. За величиною опору тіла можна поділити на:
- провідники,
- напівпровідники,
- діелектрики.
[ред.] Причини виникнення опору
- Електрони беруть участь у тепловому русі, що має хаотичний напрямок. Коли необхідно, щоб вони рухались в одному напрямку (щоб виник електричний струм) треба перемогти “бажання” зарядів виконувати хаотичний тепловий рух, тобто переорієнтувати їх вектор теплової швидкості. Таким чином, потрібні витрати енергії джерела ЕРС.
- Коли електричні заряди рухаються направлено, вони взаємодіють з кристалічною граткою: зіштовхуються з атомами ґратки (розсіються). При цьому електрони віддають енергію, отриману від електричного поля джерела ЕРС, ґратці. Атоми, що перебувають в коливальному русі навколо положення рівноваги, збільшують амплітуду коливання. Тобто, енергія електричного поля перетворюється в енергію коливання атомів – в тепло.
- В джерелі ЕРС внаслідок кулонівського відштовхування електрони намагаються зайняти рівноважне положення, що відповідає їх найбільшій віддаленності один від одного. Щоб викликати струм, треба порушити цю рівновагу і спрямувати електрони у певному напрямі проти сил поля (в джерелах струму цю роботу виконують сторонні сили, наприклад, хімічні). Розглянуті процеси викликають появу внутрішнього опору джерела ЕРС.
Одиницею вимірювання опору є Ом:
, де - питомий опір матеріалу, з якого зроблено з’єднувальних провідників. Якщо то , тобто питомий опір – це опір провідника кубічної форми з одиничними розмірами. В яких одиницях вимірюється питомий опір?
- ? Знайдемо з
Найменше значення для срібла і золота. Їх використовують для виготовлення контактів та провідників в мікросхемах.
[ред.] Залежність опору від температури
Згадаємо причини виникнення опору. Їх дві: тепловий рух і розсіювання (зіткнення) носіїв заряду на атомамах гратки. При збільшенні температури інтенсивність обох процесів збільшується. По-перше, збільшується теплова швидкість електронів ; по-друге, збільшується амплітуда коливання атомів відносно їх рівноважного положення. Необхідно зазначити, що вплив першого процесу, а саме – збільшення теплової швидкості, в меншій мірі впливає на опір провідника, ніж коливання атомів, оскільки при кімнатній температурі (20 ОС) теплова швидкість становить близько 105 см/сек, або 100 км/сек. Тому підвищення температури, наприклад на Δt = 40 – 60 ОС, не приведе до суттєвого збільшення . Напроти, амплітуда коливання атомів збільшиться в кілька разів. Це викличе збільшення ефективного перерізу розсіювання атомів і, як наслідок, приведе до збільшення ймовірності розсіювання вільних носів заряду (електронів провідності) на цих атомах. Зазначені явища призводять до втрат енергії, яка потрібна для спрямування електронів у певному напрямку. Струм через провідник при цьому зменшиться, тобто опір провідників при нагріванні збільшується.
[ред.] Опір напівпровідників
В напівпровідниках існує додатковий фактор, що залежить від температури, а саме - може змінюватись концентрація вільних носіїв заряду. При нагріванні їх концентрація значно збільшується – по експоненційному закону. В залежності від того, яка з причин в досліджуваному матеріалі домінує, опір може збільшуватись (метали) за формулою , де - температурний коефіцієнт опору., або зменшуватись (напівпровідники).
