Що таке питомий опір і як воно залежить від температури
Електричний струм у фізичному тілі виникає при виконанні двох умов: наявності різниці потенціалів на його ділянках і присутності в речовині вільних заряджених частинок. Його величина залежить від напруги і опору кола, по якій він йде.
Фізичний сенс електричного опору
Опір - найголовніший електричний параметр будь-якого предмета. Очевидно, що воно залежить від площі поперечного перерізу і довжини. Щоб образно уявити процеси, що виникають в провіднику, достатньо уявити шкільний коридор, по якому група учнів намагається пробігти в напрямку потрібної аудиторії. Якщо їм ніщо не перешкоджає, то шлях цей буде швидким і легким. А от якщо справа відбувається під час великої перерви, то завдання ускладнюється, школяр наштовхуються на своїх товаришів, що стоять або бігають по коридору, і чим більше навколишня метушня, тим важче бігти. Долаючи шлях, школярі трудяться, маневрують, штовхаються, їм стає жарко. Говорячи мовою фізики, чим вище ентропія (тобто ступінь безладдя), тим більше опір. Вона залежить від кількості учнів в коридорі. Для того щоб оцінити кількість перепон на шляху електричного струму, був введений такий термін, як питомий опір, величина якого показує, наскільки зарядженим частинкам буде легко долати одиничний відрізок довжини провідника через одиничне ж розтин.
Питома величина опору
Питомий опір різному для кожного матеріалу. У діелектриків воно велике, вони практично не пропускають електричного струму і використовуються для створення ізолюючих шарів. Метали - гарні провідники, але і у них є відмінності за кількістю заряджених частинок (електронів, а в напівпровідниках це можуть бути «дірки», тобто вільні позитивно заряджені радикали). Так, питомий опір сталі складає 0, 013 Omega- x кв. мм / м, срібла - 0,016, а у свинцю цей параметр досягає величини 0,2. Користуючись цією славною довідкової величиною можна легко вирахувати, який діаметр проводу повинен бути у провідника, щоб при заданій довжині він мав потрібне опір. І навпаки, вимірявши омметром ділянку в 1000 мм і знаючи площу перетину, можна визначити, з якого металу зроблений предмет.
Вплив температури на опір
Згадавши приклад зі шкільним коридором, можна зробити висновок, що не тільки кількість перепон має значення для успішного руху заряджених частинок, але і їх поведінку. Адже бігти по приміщенню, в якому всі інші смирно стоять, набагато легше, ніж якщо вони безладно бігають. А на цю саму ентропію впливає температура. Тому питомий опір металів безпосередньо залежить від ступеня їх нагретости. А ось в гарячих електролітах, навпаки, зростає провідність, яка є величиною зворотною R. (G = 1 / R, вимірюється в Сіменса). Різниця електропропускающіх властивостей буває істотною. Правда, є особливі сплави (наприклад, нікелін, константан та інші) з термостабільними резистивними параметрами, але в своїй більшості метали змінюють питомий опір при прогріванні на 100 градусів в межах 30-50%. Втім, і це їх якість можна вважати корисним, так як воно дозволяє отримувати інформацію про температуру речовини безпосередньо у вигляді електричного сигналу. Термовимірювальними прилади влаштовані просто, а для їх градуювання застосовують поправочні температурні коефіцієнти, користуючись формулою:
Rt = Ro [1 ± alpha- (t - to)]
де:
Rt - опір при конкретній температурі;
Ro - питомий опір при 20 градусах Цельсія (довідкова величина);
(T - to) - різниця температур;
alpha- - температурний коефіцієнт.
