العديد من المعادن ، على سبيل المثال ، مثل النحاس والألمنيوم والفضة ، لها خاصية توصيل التيار الكهربائي بسبب وجود الإلكترونات الحرة في بنيتها. أيضًا ، تتمتع المعادن ببعض المقاومة للتيار ، ولكل منها خصائصه الخاصة. تعتمد مقاومة المعدن بشكل كبير على درجة حرارته.

يمكنك أن تفهم كيف تعتمد مقاومة المعدن على درجة الحرارة إذا قمت بزيادة درجة حرارة الموصل ، على سبيل المثال ، في المنطقة من 0 إلى t2 درجة مئوية. مع زيادة درجة حرارة الموصل ، تزداد مقاومته أيضًا. علاوة على ذلك ، فإن هذا الاعتماد خطي تقريبًا.

من وجهة نظر مادية ، يمكن تفسير الزيادة في المقاومة مع زيادة درجة الحرارة من خلال زيادة اتساع اهتزازات عقد الشبكة البلورية ، مما يجعل من الصعب على الإلكترونات المرور ، أي مقاومة يزيد التيار الكهربائي.

بالنظر إلى الرسم البياني ، يمكنك أن ترى أن المعدن عند t1 لديه مقاومة أقل بكثير من المقاومة عند t2 على سبيل المثال. مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة ، يمكنك الوصول إلى النقطة t0 ، حيث ستكون مقاومة الموصل مساوية للصفر عمليًا. بالطبع ، لا يمكن أن تكون مقاومته مساوية للصفر ، بل تميل إليه فقط. في هذه المرحلة ، يصبح الموصل موصلًا فائقًا. تستخدم الموصلات الفائقة في مغناطيس قوي كملفات. من الناحية العملية ، تقع هذه النقطة أبعد من ذلك بكثير ، في منطقة الصفر المطلق ، ومن المستحيل تحديدها من هذا الرسم البياني.

بالنسبة لهذا الرسم البياني ، يمكنك كتابة المعادلة

باستخدام هذه المعادلة ، يمكنك إيجاد مقاومة الموصل عند أي درجة حرارة. هنا نحتاج إلى النقطة t0 التي تم الحصول عليها مسبقًا على الرسم البياني. بمعرفة قيمة درجة الحرارة عند هذه النقطة لمادة معينة ودرجات الحرارة t1 و t2 ، يمكننا إيجاد المقاومة.

يتم استخدام المقاومة المتغيرة مع درجة الحرارة في أي آلة كهربائية حيث لا يمكن الوصول المباشر إلى الملف. على سبيل المثال ، في محرك غير متزامن ، يكفي معرفة مقاومة الجزء الثابت في الوقت الأولي وفي اللحظة التي يعمل فيها المحرك. من خلال العمليات الحسابية البسيطة ، يمكنك تحديد درجة حرارة المحرك ، والتي تتم تلقائيًا في الإنتاج.

اعتماد المقاومة على درجة الحرارة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

اذهب الى: برنامج الملاحة، ابحث

تعتمد المقاومة R للموصل المتجانس للمقطع العرضي الثابت على خصائص مادة الموصل وطولها ومقطعها العرضي على النحو التالي:

حيث ρ هي مقاومة مادة الموصل ، L هي طول الموصل ، و S هي منطقة المقطع العرضي. يسمى مقلوب المقاومة الموصلية. ترتبط هذه القيمة بدرجة الحرارة بواسطة صيغة نرنست-أينشتاين:

T هي درجة حرارة الموصل ؛

D هو معامل انتشار حاملات الشحنة ؛

Z هو عدد الشحنات الكهربائية للناقل ؛

ه - الشحنة الكهربائية الأولية ؛

ج - تركيز حاملات الشحنة ؛

ثابت بولتزمان.

لذلك ، ترتبط مقاومة الموصل بدرجة الحرارة بالعلاقة التالية:

يمكن أن تعتمد المقاومة أيضًا على المعلمات S و I ، نظرًا لأن المقطع العرضي وطول الموصل يعتمدان أيضًا على درجة الحرارة.

2) الغاز المثالي - نموذج رياضي للغاز ، حيث يُفترض أن: 1) يمكن إهمال الطاقة الكامنة لتفاعل الجزيئات بالمقارنة مع طاقتها الحركية ؛ 2) الحجم الإجمالي لجزيئات الغاز ضئيل ؛ 3) لا تعمل قوى الجذب أو التنافر بين الجزيئات ، كما أن تصادم الجسيمات بينها وبين جدران الوعاء يكون مرنًا تمامًا ؛ 4) وقت التفاعل بين الجزيئات لا يكاد يذكر مقارنة بمتوسط ​​الوقت بين الاصطدامات. في النموذج الموسع للغاز المثالي ، تكون الجسيمات التي يتكون منها في شكل كرات مرنة أو إهليلجي ، مما يجعل من الممكن مراعاة الطاقة ليس فقط للحركة الانتقالية ، ولكن أيضًا الحركة الاهتزازية الدورانية ، ليس فقط تصادمات مركزية ، ولكن أيضًا تصادمات غير مركزية للجسيمات.

ضغط الغاز:

يملأ الغاز دائمًا حجمًا محاطًا بجدران غير قابلة للاختراق. لذلك ، على سبيل المثال ، تمتلئ أسطوانة الغاز أو حجرة إطار السيارة بشكل متساوٍ تقريبًا بالغاز.

في محاولة للتوسع ، يمارس الغاز ضغطًا على جدران الأسطوانة أو حجرة الإطارات أو أي جسم آخر ، صلبًا أو سائلًا ، يتلامس معه. إذا لم نأخذ في الحسبان تأثير مجال جاذبية الأرض ، والذي ، مع الأبعاد المعتادة للأوعية ، يغير الضغط بشكل ضئيل فقط ، فعند التوازن ، يبدو لنا أن ضغط الغاز في الوعاء منتظم تمامًا. تشير هذه الملاحظة إلى العالم الكبير. إذا تخيلنا ما يحدث في الصورة المصغرة للجزيئات التي تشكل الغاز في الوعاء ، فلن يكون هناك أي تساؤل حول أي توزيع موحد للضغط. في بعض الأماكن على سطح الجدار ، تصطدم جزيئات الغاز بالجدران ، بينما في أماكن أخرى لا توجد تأثيرات. هذه الصورة تتغير طوال الوقت بطريقة فوضوية. تصطدم جزيئات الغاز بجدران الأوعية ، ثم تطير بسرعة تساوي تقريبًا سرعة الجزيء قبل الاصطدام.

غاز مثالي. يستخدم نموذج الغاز المثالي لشرح خصائص المادة في الحالة الغازية. يفترض نموذج الغاز المثالي ما يلي: الجزيئات لها حجم ضئيل مقارنة بحجم الوعاء ، ولا توجد قوى جذب بين الجزيئات ، وعندما تصطدم الجزيئات ببعضها البعض ومع جدران الوعاء ، تعمل قوى التنافر.

مهمة التذكرة رقم 16

1) العمل يساوي الطاقة * الوقت = (الجهد التربيعي) / المقاومة * الوقت

المقاومة = 220 فولت * 220 فولت * 600 ثانية / 66000 جول = 440 أوم

1. التيار المتردد. القيمة الفعالة للتيار والجهد.

2. تأثير الكهروضوئية. قوانين التأثير الكهروضوئي. معادلة أينشتاين.

3. حدد سرعة الضوء الأحمر = 671 نانومتر في الزجاج بمعامل انكسار 1.64.

الردود على التذكرة رقم 17

التيار المتردد هو تيار كهربائي يتغير في الحجم والاتجاه بمرور الوقت ، أو ، في حالة معينة ، يتغير في الحجم ، مع الحفاظ على اتجاهه في الدائرة الكهربائية دون تغيير.

القيمة الفعالة (الفعالة) للتيار المتردد هي قيمة التيار المباشر ، والذي ينتج عن عمله نفس العمل (التأثير الحراري أو الديناميكي الكهربائي) مثل التيار المتردد المدروس خلال فترة واحدة. في الأدب الحديث ، يتم استخدام التعريف الرياضي لهذه الكمية في كثير من الأحيان - القيمة التربيعية لمتوسط ​​الجذر لقوة التيار المتناوب.

بمعنى آخر ، يمكن تحديد القيمة الفعالة للتيار من خلال الصيغة:

بالنسبة إلى تذبذبات التيار التوافقي ، يتم تحديد القيم الفعالة لـ EMF والجهد بطريقة مماثلة.

التأثير الكهروضوئي ، التأثير الكهروضوئي - انبعاث الإلكترونات بواسطة مادة تحت تأثير الضوء (أو أي إشعاع كهرومغناطيسي آخر). في المواد المكثفة (الصلبة والسائلة) ، تتميز التأثيرات الكهروضوئية الخارجية والداخلية.

قوانين ستوليتوف للتأثير الكهروضوئي:

صياغة القانون الأول للتأثير الكهروضوئي: تتناسب قوة التيار الضوئي طرديًا مع كثافة تدفق الضوء.

وفقًا للقانون الثاني للتأثير الكهروضوئي ، تزداد الطاقة الحركية القصوى للإلكترونات المنبعثة من الضوء خطيًا مع تواتر الضوء ولا تعتمد على شدتها.

القانون الثالث للتأثير الكهروضوئي: لكل مادة حد أحمر للتأثير الكهروضوئي ، أي الحد الأدنى لتكرار الضوء (أو أقصى طول موجي λ0) حيث لا يزال التأثير الكهروضوئي ممكنًا ، وإذا كان هناك تأثير كهروضوئي لم يعد يحدث. تم تقديم التفسير النظري لهذه القوانين في عام 1905 من قبل أينشتاين. ووفقًا له ، فإن الإشعاع الكهرومغناطيسي هو تيار من الكميات الفردية (الفوتونات) مع طاقة كل منها ، حيث h هو ثابت بلانك. مع التأثير الكهروضوئي ، ينعكس جزء من الإشعاع الكهرومغناطيسي الحادث من سطح المعدن ، ويخترق الجزء إلى الطبقة السطحية للمعدن ويتم امتصاصه هناك. بعد امتصاص الفوتون ، يتلقى الإلكترون طاقة منه ، ويقوم بوظيفة الشغل φ ، يترك المعدن: أقصى طاقة حركية يمتلكها الإلكترون عندما يغادر المعدن.

قوانين التأثير الكهروضوئي الخارجي

قانون ستوليتوف: مع التركيب الطيفي الثابت لحادث الإشعاع الكهرومغناطيسي على الكاثود الضوئي ، يتناسب التيار الضوئي التشبع مع إضاءة الطاقة للكاثود (خلاف ذلك: عدد الإلكترونات الضوئية التي خرجت من الكاثود في ثانية واحدة يتناسب طرديًا مع شدة الإشعاع ):

ولا تعتمد السرعة الأولية القصوى للإلكترونات الضوئية على شدة الضوء الساقط ، بل يتم تحديدها فقط بترددها.

لكل مادة حد أحمر للتأثير الكهروضوئي ، أي الحد الأدنى لتكرار الضوء (اعتمادًا على الطبيعة الكيميائية للمادة وحالة السطح) ، والذي تحته يكون التأثير الكهروضوئي مستحيلًا.

معادلات أينشتاين (تسمى أحيانًا "معادلات أينشتاين-هلبرت") هي معادلات مجال الجاذبية في النظرية العامة للنسبية ، وتربط مقاييس الزمكان المنحني بخصائص المادة التي تملأه. يستخدم المصطلح أيضًا في صيغة المفرد: "معادلة أينشتاين" ، نظرًا لأن هذه معادلة واحدة في تدوين الموتر ، على الرغم من أنها في المكونات نظام من المعادلات التفاضلية الجزئية.

تبدو المعادلات كما يلي:

أين موتر Ricci ، الذي يتم الحصول عليه من موتر انحناء الزمكان عن طريق لفه على زوج من المؤشرات ، R هو الانحناء القياسي ، أي موتر Ricci الملتوي ، موتر متري ، o

الثابت الكوني ، a هو موتر زخم الطاقة للمادة ، (π هو الرقم pi ، c هو سرعة الضوء في الفراغ ، G هو ثابت الجاذبية لنيوتن).

مهمة التذكرة رقم 17

ك \ u003d 10 * 10 في 4 \ u003d 10 في 5 ن / م \ u003d 100000 ن / م

F = ك * دلتا L.

دلتا L = ملغ / ك

الجواب 2 سم

1. معادلة مندليف - كلابيرون. مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري. الصفر المطلق.

2. التيار الكهربائي في المعادن. أساسيات النظرية الإلكترونية للمعادن.

3. ما السرعة التي يكتسبها الصاروخ في دقيقة واحدة ، متحركًا من حالة السكون بعجلة 60 م / ث 2؟

الردود على التذكرة رقم 18

1) معادلة حالة الغاز المثالي (أحيانًا معادلة كلابيرون أو معادلة مندليف-كلابيرون) هي صيغة تحدد العلاقة بين الضغط والحجم المولي ودرجة الحرارة المطلقة للغاز المثالي. تبدو المعادلة كما يلي:

ضغط ف

Vm - الحجم المولي

R هو ثابت الغاز العالمي

T هي درجة الحرارة المطلقة ، K.

سمي هذا الشكل من الكتابة على اسم معادلة (قانون) مندليف - كلابيرون.

احتوت المعادلة المشتقة بواسطة Clapeyron على ثابت غاز غير عالمي معين r ، والذي يجب قياس قيمته لكل غاز:

وجد Mendeleev أيضًا أن r يتناسب طرديًا مع معامل التناسب u R الذي أطلق عليه ثابت الغاز العام.

مقياس درجة الحرارة الحرارية (مقياس كلفن) - مقياس درجة حرارة مطلقة لا يعتمد على خصائص مادة قياس الحرارة (النقطة المرجعية هي درجة حرارة الصفر المطلق). يعتمد بناء مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري على القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، وعلى وجه الخصوص ، على استقلالية كفاءة دورة كارنو عن طبيعة سائل العمل. تُعرَّف وحدة درجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، كلفن (K) ، بأنها 1 / 273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء.

درجة الحرارة الصفرية المطلقة (نادرًا - درجة حرارة الصفر المطلق) هي الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يمكن أن يمتلكها جسم مادي في الكون. يعمل الصفر المطلق كنقطة مرجعية لمقياس درجة حرارة مطلقة ، مثل مقياس كلفن. في عام 1954 ، أنشأ المؤتمر العام X للأوزان والمقاييس مقياسًا لدرجة الحرارة الديناميكية الحرارية بنقطة مرجعية واحدة - النقطة الثلاثية للماء ، والتي تعتبر درجة حرارتها 273.16 كلفن (بالضبط) ، والتي تقابل 0.01 درجة مئوية ، بحيث على المقياس المئوي ، يتوافق الصفر المطلق مع درجة الحرارة -273.15 درجة مئوية.

التيار الكهربائي - حركة موجهة (مرتبة) للجسيمات المشحونة. يمكن أن تكون هذه الجسيمات: في المعادن - الإلكترونات ، في الإلكتروليتات - الأيونات (الكاتيونات والأنيونات) ، في الغازات - الأيونات والإلكترونات ، في الفراغ في ظل ظروف معينة - الإلكترونات ، في أشباه الموصلات - الإلكترونات والثقوب (توصيل ثقب الإلكترون). في بعض الأحيان ، يُطلق على التيار الكهربائي أيضًا اسم تيار الإزاحة الناتج عن تغيير في المجال الكهربائي بمرور الوقت.

التيار الكهربائي له المظاهر التالية:

تسخين الموصلات (لا يوجد إطلاق للحرارة في الموصلات الفائقة) ؛

تغيير في التركيب الكيميائي للموصلات (لوحظ بشكل رئيسي في الإلكتروليتات) ؛

إنشاء مجال مغناطيسي (يتجلى في جميع الموصلات دون استثناء)

نظريات الأحماض والقواعد هي مجموعة من المفاهيم الفيزيائية والكيميائية الأساسية التي تصف طبيعة وخصائص الأحماض والقواعد. يقدم كل منهم تعريفات للأحماض والقواعد - فئتان من المواد التي تتفاعل مع بعضها البعض. تتمثل مهمة النظرية في توقع نواتج التفاعل بين الحمض والقاعدة وإمكانية حدوثه ، حيث يتم استخدام الخصائص الكمية لقوة الحمض والقاعدة. تكمن الاختلافات بين النظريات في تعريفات الأحماض والقواعد ، وخصائص قوتها ، ونتيجة لذلك ، في قواعد توقع نواتج التفاعل بينهما. كل منهم لديهم مجال التطبيق الخاص بهم ، والذي تتقاطع فيه المناطق جزئيًا.

الأحكام الرئيسية للنظرية الإلكترونية للمعادن التفاعلية شائعة للغاية في الطبيعة وتستخدم على نطاق واسع في الممارسة العلمية والصناعية. الأفكار النظرية حول الأحماض والقواعد مهمة في تكوين جميع النظم المفاهيمية للكيمياء ولها تأثير متعدد الجوانب على تطوير العديد من المفاهيم النظرية في جميع التخصصات الكيميائية الرئيسية. استنادًا إلى النظرية الحديثة للأحماض والقواعد ، مثل أقسام العلوم الكيميائية مثل كيمياء المحاليل المائية وغير المائية ، وقياس الأس الهيدروجيني في الوسط غير المائي ، وحفز القاعدة الحمضية المتجانسة وغير المتجانسة ، ونظرية وظائف الحموضة ، والعديد من البرامج الأخرى التي تم تطويرها.

مهمة التذكرة رقم 18

الخامس = عند = 60 م / ث 2 * 60 ث = 3600 م / ث

الجواب: 3600 م / ث

1. التيار في الفراغ. أنبوب أشعة الكاثود.

2. فرضية بلانك الكمومية. الطبيعة الكمومية للضوء.

3. صلابة السلك الفولاذي 10000 N / m. كم من الوقت سيطول الكابل إذا تم تعليق وزنه 20 كجم.

الردود على التذكرة رقم 19

1) للحصول على تيار كهربائي في الفراغ ، من الضروري وجود ناقلات حرة. يمكن الحصول عليها عن طريق انبعاث الإلكترونات من المعادن - انبعاث الإلكترون (من اللاتينية emissio - الإطلاق).

كما تعلم ، في درجات الحرارة العادية ، يتم الاحتفاظ بالإلكترونات داخل المعدن ، على الرغم من أنها تؤدي حركة حرارية. وبالتالي ، بالقرب من السطح توجد قوى تعمل على الإلكترونات وتوجه داخل المعدن. هذه هي القوى التي تنشأ بسبب التجاذب بين الإلكترونات والأيونات الموجبة للشبكة البلورية. نتيجة لذلك ، يظهر مجال كهربائي في الطبقة السطحية للمعادن ، وتزداد الإمكانات بقيمة معينة Dj عند المرور من الفضاء الخارجي إلى المعدن. وفقًا لذلك ، تقل الطاقة الكامنة للإلكترون بمقدار eDj.

إن kinescope هو جهاز أشعة الكاثود الذي يحول الإشارات الكهربائية إلى ضوء. يستخدم على نطاق واسع في أجهزة التلفزيون ، حتى التسعينيات من القرن الماضي ، تم استخدام أجهزة التلفزيون حصريًا على أساس شريط سينمائي. يعكس اسم الجهاز كلمة "الحركية" المرتبطة بالأرقام المتحركة على الشاشة.

الأجزاء الرئيسية:

مسدس إلكتروني ، مصمم لتشكيل شعاع إلكتروني ، في مناظير الحركة الملونة وأنابيب راسم الذبذبات متعددة الحزم مدمجة في جهاز عرض ضوئي إلكتروني ؛

شاشة مغطاة بالفوسفور - مادة تتوهج عندما يضربها شعاع إلكتروني ؛

يتحكم نظام الانحراف في الحزمة بطريقة تشكل الصورة المطلوبة.

2) فرضية بلانك - فرضية طرحها ماكس بلانك في 14 ديسمبر 1900 وتتألف من حقيقة أنه أثناء الإشعاع الحراري ، يتم إصدار الطاقة وامتصاصها ليس بشكل مستمر ، ولكن في كمات منفصلة (أجزاء). كل جزء من الكم له طاقة E تتناسب مع تردد ν للإشعاع:

حيث h أو معامل التناسب ، الذي سمي فيما بعد بثابت بلانك. بناءً على هذه الفرضية ، اقترح اشتقاقًا نظريًا للعلاقة بين درجة حرارة الجسم والإشعاع المنبعث من هذا الجسم - صيغة بلانك.

تم تأكيد فرضية بلانك تجريبياً في وقت لاحق.

يعتبر تقدم هذه الفرضية لحظة ولادة ميكانيكا الكم.

الطبيعة الكمومية للضوء هي جسيم أولي ، كم من الإشعاع الكهرومغناطيسي (بالمعنى الضيق - الضوء). إنه جسيم عديم الكتلة لا يمكن أن يوجد في الفراغ إلا بالتحرك بسرعة الضوء. الشحنة الكهربائية للفوتون تساوي أيضًا صفرًا. يمكن للفوتون أن يكون فقط في حالتين مغزليتين مع إسقاط مغزلي على اتجاه الحركة (الحلزونية) ± 1. في الفيزياء ، يتم الإشارة إلى الفوتونات بالحرف γ.

تصف الديناميكا الكهربية الكلاسيكية الفوتون بأنه موجة كهرومغناطيسية ذات استقطاب دائري يمين أو يسار. من وجهة نظر ميكانيكا الكم الكلاسيكية ، يتميز الفوتون كجسيم كمي بازدواجية الموجة الجسدية ، ويعرض في نفس الوقت خصائص الجسيم والموجة.

مهمة التذكرة رقم 19

F = ك * دلتا L.

دلتا L = ملغ / ك

دلتا L = 20 كجم * 10000 ن / كجم / 100000 ن / م = 2 سم

الجواب 2 سم

1. التيار الكهربائي في أشباه الموصلات. الموصلية الجوهرية لأشباه الموصلات في مثال السيليكون.

2. قوانين انعكاس وانكسار الضوء.

3. ما الشغل الذي يقوم به المجال الكهربائي لتحريك 5 × 10 18 إلكترونًا في قسم دائرة بفرق جهد 20 فولت.

الردود على التذكرة رقم 20

التيار الكهربائي في أشباه الموصلات هو مادة تحتل ، من حيث الموصلية ، موقعًا وسيطًا بين الموصلات والعوازل الكهربائية وتختلف عن الموصلات في اعتماد الموصلية بشدة على تركيز الشوائب ودرجة الحرارة والتعرض لأنواع مختلفة من الإشعاع. الخاصية الرئيسية لأشباه الموصلات هي زيادة التوصيل الكهربائي مع زيادة درجة الحرارة.

أشباه الموصلات عبارة عن مواد تكون فجوة نطاقها في حدود بضعة إلكترون فولت (eV). على سبيل المثال ، يمكن أن يُعزى الماس إلى أشباه الموصلات ذات الفجوة الواسعة ، وزرنيخيد الإنديوم - إلى تلك ذات الفجوة الضيقة. تشتمل أشباه الموصلات على العديد من العناصر الكيميائية (الجرمانيوم ، والسيليكون ، والسيلينيوم ، والتيلوريوم ، والزرنيخ ، وغيرها) ، وعددًا كبيرًا من السبائك والمركبات الكيميائية (زرنيخيد الغاليوم ، إلخ). تقريبا جميع المواد غير العضوية في العالم من حولنا هي أشباه موصلات. أكثر أنواع أشباه الموصلات شيوعًا في الطبيعة هو السيليكون ، والذي يشكل حوالي 30٪ من قشرة الأرض.

ترجع مقاومة المعادن إلى حقيقة أن الإلكترونات التي تتحرك في موصل تتفاعل مع أيونات الشبكة البلورية وتفقد جزءًا من الطاقة التي تكتسبها في مجال كهربائي.

تظهر التجربة أن مقاومة المعادن تعتمد على درجة الحرارة. يمكن أن تتميز كل مادة بقيمة ثابتة لها تسمى معامل درجة حرارة المقاومة α. هذا المعامل يساوي التغير النسبي في مقاومة الموصل عند تسخينه بمقدار 1 كلفن: α =

حيث ρ 0 هي المقاومة عند درجة حرارة T 0 = 273 كلفن (0 درجة مئوية) ، ρ هي المقاومة عند درجة حرارة معينة T. ومن ثم ، يتم التعبير عن اعتماد مقاومة الموصل المعدني على درجة الحرارة كدالة خطية: ρ = 0 (1+ αT).

يتم التعبير عن اعتماد المقاومة على درجة الحرارة بنفس الوظيفة:

R = R0 (1 + αT).

تختلف معاملات درجة حرارة مقاومة المعادن النقية قليلاً نسبيًا عن بعضها البعض وتساوي تقريبًا 0.004 كلفن -1. يؤدي التغيير في مقاومة الموصلات مع تغير درجة الحرارة إلى حقيقة أن خاصية الجهد الحالي ليست خطية. هذا ملحوظ بشكل خاص في الحالات التي تتغير فيها درجة حرارة الموصلات بشكل كبير ، على سبيل المثال ، عند تشغيل المصباح المتوهج. يوضح الشكل خاصية فولت - أمبير. كما يتضح من الشكل ، فإن القوة الحالية في هذه الحالة لا تتناسب طرديًا مع الجهد. ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن هذا الاستنتاج يتعارض مع قانون أوم. الاعتماد المنصوص عليه في قانون أوم صالح فقط بمقاومة مستمرة.يتم استخدام اعتماد مقاومة الموصلات المعدنية على درجة الحرارة في مختلف أجهزة القياس والأجهزة الأوتوماتيكية. أهمها ميزان الحرارة المقاومة. الجزء الرئيسي من مقياس حرارة المقاومة عبارة عن سلك بلاتيني ملفوف على إطار من السيراميك. يتم وضع السلك في بيئة يتم تحديد درجة حرارتها. عن طريق قياس مقاومة هذا السلك ومعرفة مقاومته عند t 0 \ u003d 0 ° C (أي R0) ،احسب درجة حرارة الوسط باستخدام الصيغة الأخيرة.

الموصلية الفائقة.ومع ذلك ، حتى نهاية القرن التاسع عشر. كان من المستحيل التحقق من كيفية اعتماد مقاومة الموصلات على درجة الحرارة في منطقة درجات الحرارة المنخفضة للغاية. فقط في بداية القرن العشرين. تمكن العالم الهولندي جي كامرلنج أونز من تحويل أصعب الغاز المكثف ، الهليوم ، إلى حالة سائلة. تبلغ درجة غليان الهيليوم السائل 4.2 كلفن ، مما جعل من الممكن قياس مقاومة بعض المعادن النقية عند تبريدها إلى درجة حرارة منخفضة جدًا.

في عام 1911 ، انتهى عمل Kamerling-Onnes باكتشاف كبير. عند التحقيق في مقاومة الزئبق أثناء تبريده المستمر ، وجد أنه عند درجة حرارة 4.12 كلفن ، تنخفض مقاومة الزئبق فجأة إلى الصفر. بعد ذلك ، تمكن من ملاحظة نفس الظاهرة في عدد من المعادن الأخرى عندما تم تبريدها إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. تسمى ظاهرة الفقد الكامل للمقاومة الكهربائية بواسطة معدن عند درجة حرارة معينة الموصلية الفائقة.

لا يمكن أن تصبح كل المواد موصلات فائقة ، لكن عددها كبير جدًا. ومع ذلك ، وجد أن العديد منهم لديهم خاصية أعاقت استخدامهم بشكل كبير. اتضح أنه بالنسبة لمعظم المعادن النقية ، تختفي الموصلية الفائقة عندما تكون في مجال مغناطيسي قوي. لذلك ، عندما يتدفق تيار كبير عبر موصل فائق ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا حول نفسه وتختفي الموصلية الفائقة فيه. ومع ذلك ، تبين أن هذه العقبة يمكن التغلب عليها: فقد وجد أن بعض السبائك ، على سبيل المثال ، النيوبيوم والزركونيوم والنيوبيوم والتيتانيوم ، وما إلى ذلك ، لها خاصية الحفاظ على الموصلية الفائقة عند نقاط القوة الحالية العالية. سمح هذا باستخدام أكثر انتشارًا للموصلية الفائقة.

>> الفيزياء: اعتماد مقاومة الموصل على درجة الحرارة

المواد المختلفة لها مقاومات مختلفة (انظر الفقرة 104). هل تعتمد المقاومة على حالة الموصل؟ من درجة حرارته؟ يجب أن تأتي الإجابة من التجربة.
إذا قمت بتمرير تيار من البطارية عبر ملف فولاذي ، ثم بدأت في تسخينه في لهب موقد ، فسيظهر مقياس التيار انخفاضًا في القوة الحالية. هذا يعني أنه مع تغير درجة الحرارة ، تتغير مقاومة الموصل.
إذا كانت مقاومة الموصل عند درجة حرارة 0 درجة مئوية R0، وفي درجة حرارة ريساوي ص، فإن التغيير النسبي في المقاومة ، كما تظهر التجربة ، يتناسب طرديًا مع التغير في درجة الحرارة ر:

عامل التناسب α اتصل معامل درجة حرارة المقاومة. يميز اعتماد مقاومة مادة ما على درجة الحرارة. معامل درجة حرارة المقاومة يساوي عدديًا التغير النسبي في مقاومة الموصل عند تسخينه بمقدار 1 كلفن ، بالنسبة لجميع الموصلات المعدنية ، المعامل α > 0 وتتغير قليلاً مع درجة الحرارة. إذا كان الفاصل الزمني لتغير درجة الحرارة صغيرًا ، فيمكن اعتبار معامل درجة الحرارة ثابتًا ويساوي متوسط ​​قيمته على نطاق درجة الحرارة هذا. للمعادن النقية α ≈ 1/273 ك -1. في محاليل الإلكتروليت ، لا تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة ، بل تنخفض. بالنسبة لهم α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α ≈ -0.02 ك -1.
عندما يتم تسخين الموصل ، تتغير أبعاده الهندسية قليلاً. تتغير مقاومة الموصل بشكل رئيسي بسبب التغيرات في مقاومته. يمكنك العثور على اعتماد هذه المقاومة على درجة الحرارة ، إذا استبدلت القيم في الصيغة (16.1)
. تؤدي الحسابات إلى النتيجة التالية:

لان α يتغير قليلاً مع تغير درجة حرارة الموصل ، ثم يمكننا أن نفترض أن مقاومة الموصل تعتمد خطيًا على درجة الحرارة ( شكل 16.2).

يمكن تفسير الزيادة في المقاومة بحقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد اتساع اهتزازات الأيونات عند عقد الشبكة البلورية ، لذلك تصطدم الإلكترونات الحرة بها في كثير من الأحيان ، وتفقد اتجاه حركتها. على الرغم من أن المعامل α صغير جدًا ، مع الأخذ في الاعتبار اعتماد المقاومة على درجة الحرارة عند حساب أجهزة التسخين أمر ضروري للغاية. وبالتالي ، تزداد مقاومة خيوط التنجستن للمصباح المتوهج بأكثر من 10 مرات عندما يمر التيار عبره.
بالنسبة لبعض السبائك ، مثل سبيكة من النحاس والنيكل (كونستانتان) ، يكون معامل درجة الحرارة للمقاومة صغيرًا جدًا: α ≈ 10-5 ك -1 ؛ مقاومة كونستانتان كبيرة: ρ ≈ 10-6 أوم م.تستخدم هذه السبائك لتصنيع مقاومات مرجعية ومقاومات إضافية لأدوات القياس ، أي في الحالات التي يكون فيها مطلوبًا ألا تتغير المقاومة بشكل ملحوظ مع تقلبات درجات الحرارة.
يتم استخدام اعتماد مقاومة المعادن على درجة الحرارة في موازين الحرارة المقاومة. عادة ، يتم أخذ السلك البلاتيني كعنصر العمل الرئيسي لميزان الحرارة هذا ، ومن المعروف جيدًا اعتماد مقاومته على درجة الحرارة. يتم الحكم على التغيرات في درجة الحرارة من خلال التغير في مقاومة السلك ، والتي يمكن قياسها.
يمكن لمقاييس الحرارة هذه قياس درجات الحرارة المنخفضة جدًا والعالية جدًا عندما تكون موازين الحرارة السائلة التقليدية غير مناسبة.
تزداد مقاومة المعادن خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. في المحاليل المنحل بالكهرباء ، يتناقص مع زيادة درجة الحرارة.

???
1. متى تستهلك المصباح مزيدًا من الطاقة: فور تشغيلها أو بعد بضع دقائق؟
2. إذا لم تتغير مقاومة ملف الموقد الكهربائي مع درجة الحرارة ، فحينئذٍ يجب أن يكون طوله عند الطاقة المقدرة أكبر أو أقل؟

جي يا مياكيشيف ، بي بي بوكوفتسيف ، إن إن سوتسكي ، الفيزياء للصف العاشر

محتوى الدرس ملخص الدرسدعم إطار عرض الدرس بأساليب متسارعة تقنيات تفاعلية يمارس مهام وتمارين امتحان ذاتي ورش عمل ، تدريبات ، حالات ، أسئلة ، واجبات منزلية ، أسئلة مناقشة أسئلة بلاغية من الطلاب الرسوم التوضيحية مقاطع الصوت والفيديو والوسائط المتعددةصور فوتوغرافية ، صور رسومات ، جداول ، مخططات فكاهة ، نوادر ، نكت ، أمثال كاريكاتورية ، أقوال ، ألغاز كلمات متقاطعة ، اقتباسات الإضافات الملخصاترقائق المقالات لأوراق الغش الفضولي والكتب المدرسية الأساسية والإضافية معجم مصطلحات أخرى تحسين الكتب المدرسية والدروستصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسيتحديث جزء في الكتاب المدرسي من عناصر الابتكار في الدرس واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين دروس مثاليةخطة التقويم للسنة التوصيات المنهجية لبرنامج المناقشة دروس متكاملة

إذا كانت لديك تصحيحات أو اقتراحات لهذا الدرس ،

توضح التجربة وفقًا للاعتبارات العامة للفقرة 46 أن مقاومة الموصل تعتمد أيضًا على درجة حرارته.

نقوم بلف عدة أمتار من السلك الحديدي الرفيع (قطره 0.1-0.2 مم) 1 على شكل لولب ونوصله بدائرة تحتوي على بطارية من الخلايا الجلفانية 2 ومقياس التيار الكهربائي 3 (الشكل 81). نختار مقاومة هذا السلك بحيث تنحرف إبرة مقياس التيار تقريبًا إلى النطاق الكامل في درجة حرارة الغرفة. بعد ملاحظة قراءات مقياس التيار ، نقوم بتسخين السلك بقوة بموقد. سنرى أنه مع تسخين التيار في الدائرة ، فإنه يتناقص ، مما يعني أن مقاومة السلك تزداد عند تسخينها. يتم الحصول على هذه النتيجة ليس فقط بالحديد ، ولكن مع جميع المعادن الأخرى. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد مقاومة المعادن. بالنسبة لبعض المعادن ، تكون هذه الزيادة كبيرة: بالنسبة للمعادن النقية ، عند تسخينها إلى 100 درجة مئوية ، فإنها تصل إلى 40-50٪ ؛ في السبائك ، عادة ما يكون أقل. هناك سبائك خاصة لا تتغير فيها المقاومة تقريبًا مع زيادة درجة الحرارة ؛ مثل ، على سبيل المثال ، هو Constantan (من الكلمة اللاتينية constans - ثابت) و manganin. يستخدم Constantan لصنع بعض أدوات القياس.

أرز. 81. تجربة تبين اعتماد مقاومة السلك على درجة الحرارة. عند تسخينها ، تزداد مقاومة السلك: 1 - سلك ، 2 - بطارية من الخلايا الجلفانية ، 3 - مقياس التيار الكهربائي

خلاف ذلك ، تتغير مقاومة الإلكتروليتات عند تسخينها. دعونا نكرر التجربة الموصوفة ، ولكن دعونا ندخل نوعًا من المنحل بالكهرباء في الدائرة بدلاً من السلك الحديدي (الشكل 82). سنرى أن قراءات مقياس التيار الكهربائي تزداد طوال الوقت عند تسخين الإلكتروليت ، مما يعني أن مقاومة الإلكتروليت تقل مع زيادة درجة الحرارة. لاحظ أن مقاومة الفحم وبعض المواد الأخرى تقل أيضًا عند تسخينها.

أرز. 82. تجربة تبين اعتماد مقاومة الإلكتروليت على درجة الحرارة. عند تسخينها ، تقل مقاومة الإلكتروليت: 1 - إلكتروليت ، 2 - بطارية من الخلايا الجلفانية ، 3 - مقياس التيار الكهربائي

يستخدم اعتماد مقاومة المعادن على درجة الحرارة لبناء موازين الحرارة المقاومة. في أبسط أشكاله ، هذا هو سلك بلاتيني رفيع ملفوف على صفيحة ميكا (الشكل 83) ، ومقاومته معروفة جيدًا عند درجات حرارة مختلفة. يتم وضع مقياس حرارة المقاومة داخل الجسم المراد قياس درجة حرارته (على سبيل المثال ، في الفرن) ، وترتبط أطراف الملف بالدائرة. من خلال قياس مقاومة اللف ، يمكن تحديد درجة الحرارة. غالبًا ما تستخدم موازين الحرارة هذه لقياس درجات الحرارة العالية جدًا والمنخفضة جدًا ، والتي لم تعد موازين الحرارة الزئبقية قابلة للتطبيق فيها.

أرز. 83. مقياس حرارة المقاومة

تسمى الزيادة في مقاومة الموصل عند تسخينه بمقدار 1 درجة مئوية ، مقسومة على المقاومة الأولية ، معامل درجة الحرارة للمقاومة وعادة ما يتم الإشارة إليها بالحرف. بشكل عام ، فإن معامل درجة الحرارة للمقاومة نفسها يعتمد على درجة الحرارة. القيمة لها معنى واحد ، على سبيل المثال ، إذا رفعنا درجة الحرارة من 20 إلى 21 درجة مئوية ، والآخر عندما ترتفع درجة الحرارة من 200 إلى 201 درجة مئوية. ولكن في كثير من الحالات ، يكون التغيير على نطاق واسع إلى حد ما من درجات الحرارة ضئيلًا ، ويمكن استخدام قيمة متوسطة فوق هذا النطاق. إذا كانت مقاومة الموصل عند درجة حرارة مساوية ودرجة حرارة مساوية لمتوسط ​​القيمة

. (48.1)

عادة ، المقاومة عند درجة حرارة 0 درجة مئوية تؤخذ على أنها.

الجدول 3. متوسط ​​قيمة معامل درجة الحرارة لمقاومة بعض الموصلات (في النطاق من 0 إلى 100 درجة مئوية)

مستوى		مستوى
التنغستن
		قسنطينة
		المنجانين

في الجدول. 3 يوضح القيم لبعض الموصلات.

48.1. عند تشغيل المصباح الكهربائي ، يختلف التيار في الدائرة في اللحظة الأولى عن التيار الذي يتدفق بعد أن يبدأ المصباح في التوهج. كيف يتغير التيار في دائرة بمصباح كهربائي ومصباح كهربائي بشريط معدني؟

48.2. مقاومة المصباح المتوهج مع خيوط التنجستن المطفأة هي 60 أوم. عند تسخينها بالكامل ، تزداد مقاومة المصباح إلى 636 أوم. ما هي درجة حرارة الشعيرة المسخنة؟ استخدم الجدول. 3.

48.3. تبلغ مقاومة الفرن الكهربائي مع لف النيكل في حالة عدم التسخين 10 أوم. ماذا ستكون مقاومة هذا الفرن عند تسخين لفه إلى 700 درجة مئوية؟ استخدم الجدول. 3.