Електричний струм у металах. Залежність електричного опору металу від температури, температурний коефіцієнт опору. Явище надпровідності.

Електричний струм у металах фізика 9 клас

⚡ Головне на уроці

Електричний струм у металах — це впорядкований рух вільних електронів під дією електричного поля. У металах є велика кількість вільних електронів, які можуть переміщуватися між позитивними йонами кристалічної ґратки.

Електричний опір металів виникає через взаємодію (зіткнення) електронів із йонами кристалічної ґратки. Під час зіткнень електрони передають частину своєї енергії ґратці, тому провідник нагрівається.

🌡️ Залежність опору від температури

Для більшості металів зі збільшенням температури електричний опір зростає. Це пов’язано з тим, що під час нагрівання йони кристалічної ґратки сильніше коливаються, тому електронам важче рухатися впорядковано.

У невеликому температурному інтервалі опір металевого провідника можна визначити:

$R=R0(1+αΔT),$

де

$R0$ — опір за початкової температури;
$R$ — опір за температури $TT$ ;
$ΔT=T-T0$ — зміна температури;
$α$ — температурний коефіцієнт опору.

📌 Температурний коефіцієнт опору $α$ показує, на яку частку змінюється опір провідника під час зміни його температури на 1 °C (1 К).

Для металів $α>0$ , тому при нагріванні їхній опір збільшується.

❄️ Надпровідність

Надпровідність — це явище різкого зменшення електричного опору деяких речовин до практично нульового значення при охолодженні нижче певної температури — критичної температури $Tc$ .

У надпровідному стані електричний струм може тривалий час протікати без помітних втрат енергії на опір.

Важливо запам’ятати:

🔹 У металах струм створюють вільні електрони.
🔹 Під час нагрівання опір металів збільшується.
🔹 $α$ — температурний коефіцієнт опору.
🔹 За температури нижче критичної деякі речовини переходять у надпровідний стан.
🔹 Надпровідники мають практично нульовий електричний опір.