Cum se schimbă rezistența? Rezistența electrică a conductorului. O lovitură pentru cei care nu au timp să citească toate astea

  • 1.5. Teorema Ostrogradsky-Gauss pentru un câmp electric în vid
  • 1.6. Lucrul unui câmp electric asupra mișcării unei sarcini electrice. Circulația vectorială a intensității câmpului electric
  • 1.7. Energia unei sarcini electrice într-un câmp electric
  • 1.8. Diferența de potențial și potențial a câmpului electric. Relația intensității câmpului electric cu potențialul său
  • 1.8.1. Diferența de potențial și potențial a câmpului electric
  • 1.8.2. Relația intensității câmpului electric cu potențialul său
  • 1.9. Suprafețe echipotențiale
  • 1.10. Ecuații de bază ale electrostaticii în vid
  • 1.11.2. Câmp al unui plan infinit extins, încărcat uniform
  • 1.11.3. Câmpul a două plane întinse la infinit, încărcate uniform
  • 1.11.4. Câmpul unei suprafețe sferice încărcate
  • 1.11.5. Câmpul unei sfere încărcate volumetric
  • Curs 2. Conductori într-un câmp electric
  • 2.1. Conductoare și clasificarea lor
  • 2.2. Câmp electrostatic în cavitatea unui conductor ideal și lângă suprafața acestuia. Protecție electrostatică. Distribuția sarcinilor în volumul conductorului și pe suprafața acestuia
  • 2.3. Capacitatea electrică a unui conductor solitar și semnificația sa fizică
  • 2.4. Condensatorii și capacitatea acestora
  • 2.4.1. Capacitatea condensatorului plat
  • 2.4.2. Capacitatea unui condensator cilindric
  • 2.4.3. Capacitatea unui condensator sferic
  • 2.5. Conexiuni condensatoare
  • 2.5.1. Conectarea în serie a condensatoarelor
  • 2.5.2. Conectarea paralelă și mixtă a condensatoarelor
  • 2.6. Clasificarea condensatorului
  • Curs 3. Câmp electric static în materie
  • 3.1. Dielectrice. Molecule polare și nepolare. Dipol în câmpuri electrice omogene și neomogene
  • 3.1.1. Dipol într-un câmp electric uniform
  • 3.1.2. Dipol într-un câmp electric extern neomogen
  • 3.2. Sarcini libere și legate (polarizare) în dielectrici. Polarizarea dielectricilor. Vector de polarizare (polarizare)
  • 3.4. Condiții la interfața dintre doi dielectrici
  • 3.5. Electrostricția. Efect piezoelectric. Feroelectrice, proprietățile și aplicațiile lor. Efect electrocaloric
  • 3.6. Ecuații de bază ale electrostaticii dielectricilor
  • Curs 4. Energia câmpului electric
  • 4.1. Energia de interacțiune a sarcinilor electrice
  • 4.2. Energia conductoarelor încărcate, un dipol într-un câmp electric extern, un corp dielectric într-un câmp electric extern, un condensator încărcat
  • 4.3. Energia câmpului electric. Densitatea energiei volumetrice a câmpului electric
  • 4.4. Forțe care acționează asupra corpurilor încărcate macroscopice plasate într-un câmp electric
  • Curs 5. Curent electric continuu
  • 5.1. Curent electric constant. Acțiuni și condiții de bază pentru existența curentului continuu
  • 5.2. Principalele caracteristici ale curentului electric continuu: valoarea / puterea / curentul, densitatea curentului. Forțe terțe
  • 5.3. Forța electromotoare (emf), tensiunea și diferența de potențial. sensul lor fizic. Relația dintre fem, tensiune și diferența de potențial
  • Curs 6. Teoria electronică clasică a conductivității metalelor. Legile DC
  • 6.1. Teoria electronică clasică a conductivității electrice a metalelor și fundamentele sale experimentale. Legea lui Ohm în forme diferențiale și integrale
  • 6.2. Rezistența electrică a conductorilor. Modificarea rezistenței conductoarelor de la temperatură și presiune. Supraconductivitate
  • 6.3. Conexiuni de rezistență: serie, paralelă, mixtă. Manevrarea instrumentelor electrice de masura. Rezistențe suplimentare la instrumentele electrice de măsură
  • 6.3.1. Conectarea în serie a rezistențelor
  • 6.3.2. Conectarea în paralel a rezistențelor
  • 6.3.3. Manevrarea instrumentelor electrice de masura. Rezistențe suplimentare la instrumentele electrice de măsură
  • 6.4. Regulile (legile) lui Kirchhoff și aplicarea lor la calculul celor mai simple circuite electrice
  • 6.5. Legea Joule-Lenz în forme diferențiale și integrale
  • Curs 7. Curentul electric în vid, gaze și lichide
  • 7.1. Curentul electric în vid. Emisia termoionică
  • 7.2. Emisia secundară și de câmp
  • 7.3. Curentul electric în gaz. Procese de ionizare și recombinare
  • 7.3.1. Neauto-susținut și auto-conductibilitatea gazelor
  • 7.3.2. legea lui Paschen
  • 7.3.3. Tipuri de evacuări în gaze
  • 7.3.3.1. descărcare strălucitoare
  • 7.3.3.2. descărcare de scânteie
  • 7.3.3.3. descărcare corona
  • 7.3.3.4. descărcare cu arc
  • 7.4. Conceptul de plasmă. Frecvența plasmatică. Debye lungime. Conductibilitatea electrică a plasmei
  • 7.5. electroliti. Electroliză. Legile electrolizei
  • 7.6. Potențiale electrochimice
  • 7.7. Curentul electric prin electroliți. Legea lui Ohm pentru electroliți
  • 7.7.1. Utilizarea electrolizei în tehnologie
  • Curs 8. Electronii în cristale
  • 8.1. Teoria cuantică a conductivității electrice a metalelor. Nivelul Fermi. Elemente ale teoriei benzilor a cristalelor
  • 8.2. Fenomenul de supraconductivitate din punctul de vedere al teoriei Fermi-Dirac
  • 8.3. Conductibilitatea electrică a semiconductorilor. Conceptul de conductivitate a găurii. Semiconductori intrinseci și extrinseci. Conceptul de p-n - tranziție
  • 8.3.1. Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor
  • 8.3.2. Semiconductori impuri
  • 8.4. Fenomene electromagnetice la interfața dintre medii
  • 8.4.1. P-n - tranziție
  • 8.4.2. Fotoconductivitatea semiconductorilor
  • 8.4.3. Luminescența unei substanțe
  • 8.4.4. Fenomene termoelectrice. legea lui Volta
  • 8.4.5. Efectul Peltier
  • 8.4.6. Fenomenul Seebeck
  • 8.4.7. fenomenul Thomson
  • Concluzie
  • Lista bibliografică Principal
  • Adiţional
  • 6.2. Rezistența electrică a conductorilor. Modificarea rezistenței conductoarelor de la temperatură și presiune. Supraconductivitate

    Din expresia se poate observa că conductivitatea electrică a conductorilor și, în consecință, rezistivitatea și rezistența electrică depind de materialul conductorului și de starea acestuia. Starea conductorului se poate modifica în funcție de diverși factori externi de presiune (solicitari mecanice, forțe externe, compresie, tensiune etc., adică factori care afectează structura cristalină a conductorilor metalici) și temperatură.

    Rezistența electrică a conductorilor (rezistența) depinde de formă, dimensiuni, material conductor, presiune și temperatură:

    . (6.21)

    În acest caz, dependența rezistenței electrice specifice a conductorilor și a rezistenței conductorilor de temperatură, așa cum a fost stabilită experimental, este descrisă prin legi liniare:

    ; (6.22)

    , (6.23)

    unde  t și  o , R t și Ro - respectiv rezistivitatea și rezistența conductorului la t = 0 o C;

    sau
    . (6.24)

    Din formula (6.23), dependența de temperatură a rezistenței conductoarelor este determinată de relațiile:

    , (6.25)

    unde T este temperatura termodinamică.

    G Graficul dependenței rezistenței conductoarelor de temperatură este prezentat în Figura 6.2. Un grafic al dependenţei rezistivităţii metalelor de temperatura absolută T este prezentat în Figura 6.3.

    CU Conform teoriei electronice clasice a metalelor dintr-o rețea cristalină ideală (un conductor ideal), electronii se mișcă fără a experimenta rezistență electrică ( = 0). Din punctul de vedere al ideilor moderne, cauzele care provoacă apariția rezistenței electrice la metale sunt impuritățile străine și defecte ale rețelei cristaline, precum și mișcarea termică a atomilor de metal, a căror amplitudine depinde de temperatură.

    Regula lui Mathyssen spune că dependența rezistivității electrice de temperatura (T) este o funcție complexă care constă din doi termeni independenți:

    , (6.26)

    unde  rest – rezistivitate reziduală;

     id - rezistivitatea ideală a metalului, care corespunde rezistenţei unui metal absolut pur şi este determinată numai de vibraţiile termice ale atomilor.

    Pe baza formulelor (6.25), rezistivitatea unui metal ideal ar trebui să tinde spre zero atunci când T  0 (curba 1 din Fig. 6.3). Totuși, rezistivitatea în funcție de temperatură este suma termenilor independenți  id și  rest. Prin urmare, datorită prezenței impurităților și a altor defecte în rețeaua cristalină a metalului, rezistivitatea  (T) tinde către o valoare finală constantă  repaus pe măsură ce temperatura scade (curba 2 din Fig. 6.3). Trecând uneori un minim, acesta crește oarecum cu o scădere suplimentară a temperaturii (curba 3 din Fig. 6.3). Valoarea rezistivității reziduale depinde de prezența defectelor în rețea și de conținutul de impurități și crește odată cu creșterea concentrației acestora. Dacă numărul de impurități și defecte din rețeaua cristalină este redus la minimum, atunci rămâne un alt factor care afectează rezistivitatea electrică a metalelor - vibrația termică a atomilor, care, conform mecanicii cuantice, nu se oprește nici măcar la absolut. temperatura zero. Ca urmare a acestor vibrații, rețeaua încetează să mai fie ideală, iar în spațiu apar forțe variabile, a căror acțiune duce la împrăștierea electronilor, adică. apariţia rezistenţei.

    Ulterior, s-a constatat că rezistența unor metale (Al, Pb, Zn etc.) și a aliajelor acestora la temperaturi scăzute T (0,1420 K), numite critice, caracteristice fiecărei substanțe, scade brusc la zero, adică . metalul devine conductor absolut. Pentru prima dată acest fenomen, numit supraconductivitate, a fost descoperit în 1911 de G. Kamerling-Onnes pentru mercur. S-a constatat că la T = 4,2 K, mercurul, aparent, își pierde complet rezistența la curentul electric. Scăderea rezistenței are loc foarte brusc în intervalul de câteva sutimi de grad. Ulterior, s-a observat pierderea rezistenței la alte substanțe pure și la multe aliaje. Temperaturile de tranziție la starea supraconductoare variază, dar sunt întotdeauna foarte scăzute.

    După ce a excitat un curent electric într-un inel de material supraconductor (de exemplu, folosind inducția electromagnetică), se poate observa că puterea acestuia nu scade timp de câțiva ani. Acest lucru face posibilă găsirea limitei superioare a rezistivității supraconductoarelor (sub 10 -25 Ohmm), care este mult mai mică decât rezistivitatea cuprului la temperatură joasă (10 -12 Ohmm). Prin urmare, se presupune că rezistența electrică a supraconductoarelor este zero. Rezistența înainte de trecerea la starea supraconductoare este foarte diferită. Mulți dintre supraconductori la temperatura camerei au o rezistență destul de mare. Trecerea la starea supraconductoare este întotdeauna foarte bruscă. În cristalele simple pure, ocupă un interval de temperatură mai mic de o miime de grad.

    CU aluminiul, cadmiul, zincul, indiul, galiul au supraconductivitate printre substanțele pure. În procesul de cercetare, s-a dovedit că structura rețelei cristaline, omogenitatea și puritatea materialului au un efect semnificativ asupra naturii tranziției la starea supraconductoare. Acest lucru se poate observa, de exemplu, în Figura 6.4, care prezintă curbele experimentale pentru trecerea la starea supraconductoare a staniului de diferite purități (curba 1 - staniu monocristalin; 2 - staniu policristalin; 3 - staniu policristalin cu impurități) .

    În 1914, K. Onnes a descoperit că starea supraconductoare este distrusă de un câmp magnetic atunci când inducerea magnetică B depășește o anumită valoare critică. Valoarea critică a inducției depinde de materialul supraconductorului și de temperatură. Câmpul critic care distruge supraconductivitatea poate fi creat și de curentul supraconductor însuși. Prin urmare, există un curent critic la care supraconductivitatea este distrusă.

    În 1933, Meissner și Oksenfeld au descoperit că în interiorul unui corp supraconductor nu există câmp magnetic. Când un supraconductor este răcit într-un câmp magnetic extern constant, în momentul trecerii la starea supraconductivă, câmpul magnetic este complet deplasat din volumul său. Acest lucru distinge un supraconductor de un conductor ideal, în care, atunci când rezistivitatea scade la zero, inducția câmpului magnetic în volum trebuie să rămână neschimbată. Fenomenul de deplasare a câmpului magnetic din volumul conductorului se numește efect Meissner. Efectul Meissner și absența rezistenței electrice sunt cele mai importante proprietăți ale unui supraconductor.

    Absența unui câmp magnetic în volumul conductorului ne permite să concluzionăm din legile generale ale câmpului magnetic că în el există doar un curent de suprafață. Este real din punct de vedere fizic și, prin urmare, ocupă un strat subțire lângă suprafață. Câmpul magnetic al curentului distruge câmpul magnetic extern din interiorul conductorului. În acest sens, supraconductorul se comportă formal ca un diamagnet ideal. Cu toate acestea, nu este un diamagnet, deoarece în interiorul său magnetizarea (vectorul de magnetizare) este egal cu zero.

    Substantele pure in care se observa fenomenul de supraconductivitate nu sunt numeroase. Supraconductivitatea este observată mai des în aliaje. Pentru substanțele pure are loc doar efectul Meissner, în timp ce pentru aliaje câmpul magnetic nu este complet împins din volum (se observă un efect Meissner parțial).

    Substanțele în care se observă efectul Meissner complet sunt numite supraconductori de primul fel, iar cele parțiale sunt numite supraconductori de al doilea fel.

    Supraconductorii de al doilea fel în volum au curenți circulari care creează un câmp magnetic, care, totuși, nu umple întregul volum, ci este distribuit în el sub formă de fire separate. În ceea ce privește rezistența, aceasta este egală cu zero, ca în cazul supraconductorilor de primul fel.

    Prin natura sa fizică, supraconductivitatea este superfluiditatea unui lichid format din electroni. Superfluiditatea apare din cauza încetării schimbului de energie între componenta superfluid a lichidului și celelalte părți ale acestuia, în urma căreia frecarea dispare. În acest caz, este esențială posibilitatea de „condensare” a moleculelor lichide la cel mai scăzut nivel energetic, separate de alte niveluri printr-un decalaj energetic destul de mare, pe care forțele de interacțiune nu sunt în măsură să-l depășească. Acesta este motivul pentru dezactivarea interacțiunii. Pentru posibilitatea de a găsi multe particule la cel mai scăzut nivel, este necesar ca acestea să se supună statisticilor Bose-Einstein, adică. au spin întreg.

    Electronii se supun statisticilor Fermi-Dirac și, prin urmare, nu pot „condensa” la cel mai scăzut nivel de energie și formează un lichid electron superfluid. Forțele de respingere dintre electroni sunt compensate în mare măsură de forțele de atracție ale ionilor pozitivi ai rețelei cristaline. Cu toate acestea, din cauza vibrațiilor termice ale atomilor din nodurile rețelei cristaline, între electroni poate apărea o forță atractivă și apoi se combină în perechi. Perechile de electroni se comportă ca niște particule cu un spin întreg, de exemplu. să se supună statisticilor Bose-Einstein. Ele pot condensa și forma un curent de lichid superfluid din perechi de electroni, care formează un curent electric supraconductor. Deasupra celui mai scăzut nivel de energie, există un decalaj de energie pe care perechea de electroni nu este capabilă să o depășească din cauza energiei de interacțiune cu alte sarcini, de exemplu. nu își poate schimba starea energetică. Prin urmare, nu există rezistență electrică.

    Posibilitatea formării perechilor de electroni și superfluiditatea acestora este explicată de teoria cuantică.

    Utilizarea practică a materialelor supraconductoare (în înfășurările magneților supraconductori, în sistemele de memorie de calculator etc.) este dificilă din cauza temperaturilor critice scăzute ale acestora. În prezent, au fost descoperite materiale ceramice cu supraconductivitate la temperaturi peste 100 K (superconductori de temperatură înaltă) și sunt în curs de studiu. Fenomenul de supraconductivitate este explicat prin teoria cuantică.

    Dependența rezistenței conductorului de temperatură și presiune este folosită în tehnologie pentru măsurarea temperaturii (termometre cu rezistență) și a presiunilor mari care se schimbă rapid (extensometre electrice).

    În sistemul SI, rezistivitatea electrică a conductorilor este măsurată în Ohmm, iar rezistența este măsurată în Ohm. Un ohm este rezistența unui astfel de conductor în care, la o tensiune de 1V, circulă un curent continuu de 1A.

    Conductivitatea electrică este o mărime determinată de formula

    . (6.27)

    În sistemul SI, unitatea de conductivitate este Siemens. One siemens (1 cm) - conductivitatea unei secțiuni de circuit cu o rezistență de 1 ohm.

  • 1.5. Teorema Ostrogradsky-Gauss pentru un câmp electric în vid
  • 1.6. Lucrul unui câmp electric asupra mișcării unei sarcini electrice. Circulația vectorială a intensității câmpului electric
  • 1.7. Energia unei sarcini electrice într-un câmp electric
  • 1.8. Diferența de potențial și potențial a câmpului electric. Relația intensității câmpului electric cu potențialul său
  • 1.8.1. Diferența de potențial și potențial a câmpului electric
  • 1.8.2. Relația intensității câmpului electric cu potențialul său
  • 1.9. Suprafețe echipotențiale
  • 1.10. Ecuații de bază ale electrostaticii în vid
  • 1.11.2. Câmp al unui plan infinit extins, încărcat uniform
  • 1.11.3. Câmpul a două plane întinse la infinit, încărcate uniform
  • 1.11.4. Câmpul unei suprafețe sferice încărcate
  • 1.11.5. Câmpul unei sfere încărcate volumetric
  • Curs 2. Conductori într-un câmp electric
  • 2.1. Conductoare și clasificarea lor
  • 2.2. Câmp electrostatic în cavitatea unui conductor ideal și lângă suprafața acestuia. Protecție electrostatică. Distribuția sarcinilor în volumul conductorului și pe suprafața acestuia
  • 2.3. Capacitatea electrică a unui conductor solitar și semnificația sa fizică
  • 2.4. Condensatorii și capacitatea acestora
  • 2.4.1. Capacitatea condensatorului plat
  • 2.4.2. Capacitatea unui condensator cilindric
  • 2.4.3. Capacitatea unui condensator sferic
  • 2.5. Conexiuni condensatoare
  • 2.5.1. Conectarea în serie a condensatoarelor
  • 2.5.2. Conectarea paralelă și mixtă a condensatoarelor
  • 2.6. Clasificarea condensatorului
  • Curs 3. Câmp electric static în materie
  • 3.1. Dielectrice. Molecule polare și nepolare. Dipol în câmpuri electrice omogene și neomogene
  • 3.1.1. Dipol într-un câmp electric uniform
  • 3.1.2. Dipol într-un câmp electric extern neomogen
  • 3.2. Sarcini libere și legate (polarizare) în dielectrici. Polarizarea dielectricilor. Vector de polarizare (polarizare)
  • 3.4. Condiții la interfața dintre doi dielectrici
  • 3.5. Electrostricția. Efect piezoelectric. Feroelectrice, proprietățile și aplicațiile lor. Efect electrocaloric
  • 3.6. Ecuații de bază ale electrostaticii dielectricilor
  • Curs 4. Energia câmpului electric
  • 4.1. Energia de interacțiune a sarcinilor electrice
  • 4.2. Energia conductoarelor încărcate, un dipol într-un câmp electric extern, un corp dielectric într-un câmp electric extern, un condensator încărcat
  • 4.3. Energia câmpului electric. Densitatea energiei volumetrice a câmpului electric
  • 4.4. Forțe care acționează asupra corpurilor încărcate macroscopice plasate într-un câmp electric
  • Curs 5. Curent electric continuu
  • 5.1. Curent electric constant. Acțiuni și condiții de bază pentru existența curentului continuu
  • 5.2. Principalele caracteristici ale curentului electric continuu: valoarea / puterea / curentul, densitatea curentului. Forțe terțe
  • 5.3. Forța electromotoare (emf), tensiunea și diferența de potențial. sensul lor fizic. Relația dintre fem, tensiune și diferența de potențial
  • Curs 6. Teoria electronică clasică a conductivității metalelor. Legile DC
  • 6.1. Teoria electronică clasică a conductivității electrice a metalelor și fundamentele sale experimentale. Legea lui Ohm în forme diferențiale și integrale
  • 6.3. Conexiuni de rezistență: serie, paralelă, mixtă. Manevrarea instrumentelor electrice de masura. Rezistențe suplimentare la instrumentele electrice de măsură
  • 6.3.1. Conectarea în serie a rezistențelor
  • 6.3.2. Conectarea în paralel a rezistențelor
  • 6.3.3. Manevrarea instrumentelor electrice de masura. Rezistențe suplimentare la instrumentele electrice de măsură
  • 6.4. Regulile (legile) lui Kirchhoff și aplicarea lor la calculul celor mai simple circuite electrice
  • 6.5. Legea Joule-Lenz în forme diferențiale și integrale
  • Curs 7. Curentul electric în vid, gaze și lichide
  • 7.1. Curentul electric în vid. Emisia termoionică
  • 7.2. Emisia secundară și de câmp
  • 7.3. Curentul electric în gaz. Procese de ionizare și recombinare
  • 7.3.1. Neauto-susținut și auto-conductibilitatea gazelor
  • 7.3.2. legea lui Paschen
  • 7.3.3. Tipuri de evacuări în gaze
  • 7.3.3.1. descărcare strălucitoare
  • 7.3.3.2. descărcare de scânteie
  • 7.3.3.3. descărcare corona
  • 7.3.3.4. descărcare cu arc
  • 7.4. Conceptul de plasmă. Frecvența plasmatică. Debye lungime. Conductibilitatea electrică a plasmei
  • 7.5. electroliti. Electroliză. Legile electrolizei
  • 7.6. Potențiale electrochimice
  • 7.7. Curentul electric prin electroliți. Legea lui Ohm pentru electroliți
  • 7.7.1. Utilizarea electrolizei în tehnologie
  • Curs 8. Electronii în cristale
  • 8.1. Teoria cuantică a conductivității electrice a metalelor. Nivelul Fermi. Elemente ale teoriei benzilor a cristalelor
  • 8.2. Fenomenul de supraconductivitate din punctul de vedere al teoriei Fermi-Dirac
  • 8.3. Conductibilitatea electrică a semiconductorilor. Conceptul de conductivitate a găurii. Semiconductori intrinseci și extrinseci. Conceptul de p-n - tranziție
  • 8.3.1. Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor
  • 8.3.2. Semiconductori impuri
  • 8.4. Fenomene electromagnetice la interfața dintre medii
  • 8.4.1. P-n - tranziție
  • 8.4.2. Fotoconductivitatea semiconductorilor
  • 8.4.3. Luminescența unei substanțe
  • 8.4.4. Fenomene termoelectrice. legea lui Volta
  • 8.4.5. Efectul Peltier
  • 8.4.6. Fenomenul Seebeck
  • 8.4.7. fenomenul Thomson
  • Concluzie
  • Lista bibliografică Principal
  • Adiţional
  • 6.2. Rezistența electrică a conductorilor. Modificarea rezistenței conductoarelor de la temperatură și presiune. Supraconductivitate

    Din expresia se poate observa că conductivitatea electrică a conductorilor și, în consecință, rezistivitatea și rezistența electrică depind de materialul conductorului și de starea acestuia. Starea conductorului se poate modifica în funcție de diverși factori externi de presiune (solicitari mecanice, forțe externe, compresie, tensiune etc., adică factori care afectează structura cristalină a conductorilor metalici) și temperatură.

    Rezistența electrică a conductorilor (rezistența) depinde de formă, dimensiuni, material conductor, presiune și temperatură:

    În acest caz, dependența rezistenței electrice specifice a conductorilor și a rezistenței conductorilor de temperatură, așa cum a fost stabilită experimental, este descrisă prin legi liniare:


    ; (6.22)


    , (6.23)

    unde  t și  o , R t și Ro - respectiv rezistivitatea și rezistența conductorului la t = 0 o C;


    sau

    . (6.24)

    Din formula (6.23), dependența de temperatură a rezistenței conductoarelor este determinată de relațiile:


    , (6.25)

    unde T este temperatura termodinamică.

    G Graficul dependenței rezistenței conductoarelor de temperatură este prezentat în Figura 6.2. Un grafic al dependenţei rezistivităţii metalelor de temperatura absolută T este prezentat în Figura 6.3.

    CU Conform teoriei electronice clasice a metalelor dintr-o rețea cristalină ideală (un conductor ideal), electronii se mișcă fără a experimenta rezistență electrică ( = 0). Din punctul de vedere al ideilor moderne, cauzele care provoacă apariția rezistenței electrice la metale sunt impuritățile străine și defecte ale rețelei cristaline, precum și mișcarea termică a atomilor de metal, a căror amplitudine depinde de temperatură.

    Regula lui Mathyssen spune că dependența rezistivității electrice de temperatura (T) este o funcție complexă care constă din doi termeni independenți:


    , (6.26)

    unde  rest – rezistivitate reziduală;

     id - rezistivitatea ideală a metalului, care corespunde rezistenţei unui metal absolut pur şi este determinată numai de vibraţiile termice ale atomilor.

    Pe baza formulelor (6.25), rezistivitatea unui metal ideal ar trebui să tinde spre zero atunci când T  0 (curba 1 din Fig. 6.3). Totuși, rezistivitatea în funcție de temperatură este suma termenilor independenți  id și  rest. Prin urmare, datorită prezenței impurităților și a altor defecte în rețeaua cristalină a metalului, rezistivitatea  (T) tinde către o valoare finală constantă  repaus pe măsură ce temperatura scade (curba 2 din Fig. 6.3). Trecând uneori un minim, acesta crește oarecum cu o scădere suplimentară a temperaturii (curba 3 din Fig. 6.3). Valoarea rezistivității reziduale depinde de prezența defectelor în rețea și de conținutul de impurități și crește odată cu creșterea concentrației acestora. Dacă numărul de impurități și defecte din rețeaua cristalină este redus la minimum, atunci rămâne un alt factor care afectează rezistivitatea electrică a metalelor - vibrația termică a atomilor, care, conform mecanicii cuantice, nu se oprește nici măcar la absolut. temperatura zero. Ca urmare a acestor vibrații, rețeaua încetează să mai fie ideală, iar în spațiu apar forțe variabile, a căror acțiune duce la împrăștierea electronilor, adică. apariţia rezistenţei.

    Ulterior, s-a constatat că rezistența unor metale (Al, Pb, Zn etc.) și a aliajelor acestora la temperaturi scăzute T (0,1420 K), numite critice, caracteristice fiecărei substanțe, scade brusc la zero, adică . metalul devine conductor absolut. Pentru prima dată acest fenomen, numit supraconductivitate, a fost descoperit în 1911 de G. Kamerling-Onnes pentru mercur. S-a constatat că la T = 4,2 K, mercurul, aparent, își pierde complet rezistența la curentul electric. Scăderea rezistenței are loc foarte brusc în intervalul de câteva sutimi de grad. Ulterior, s-a observat pierderea rezistenței la alte substanțe pure și la multe aliaje. Temperaturile de tranziție la starea supraconductoare variază, dar sunt întotdeauna foarte scăzute.

    După ce a excitat un curent electric într-un inel de material supraconductor (de exemplu, folosind inducția electromagnetică), se poate observa că puterea acestuia nu scade timp de câțiva ani. Acest lucru face posibilă găsirea limitei superioare a rezistivității supraconductoarelor (sub 10 -25 Ohmm), care este mult mai mică decât rezistivitatea cuprului la temperatură joasă (10 -12 Ohmm). Prin urmare, se presupune că rezistența electrică a supraconductoarelor este zero. Rezistența înainte de trecerea la starea supraconductoare este foarte diferită. Mulți dintre supraconductori la temperatura camerei au o rezistență destul de mare. Trecerea la starea supraconductoare este întotdeauna foarte bruscă. În cristalele simple pure, ocupă un interval de temperatură mai mic de o miime de grad.

    CU aluminiul, cadmiul, zincul, indiul, galiul au supraconductivitate printre substanțele pure. În procesul de cercetare, s-a dovedit că structura rețelei cristaline, omogenitatea și puritatea materialului au un efect semnificativ asupra naturii tranziției la starea supraconductoare. Acest lucru se poate observa, de exemplu, în Figura 6.4, care prezintă curbele experimentale pentru trecerea la starea supraconductoare a staniului de diferite purități (curba 1 - staniu monocristalin; 2 - staniu policristalin; 3 - staniu policristalin cu impurități) .

    În 1914, K. Onnes a descoperit că starea supraconductoare este distrusă de un câmp magnetic atunci când inducerea magnetică B depășește o anumită valoare critică. Valoarea critică a inducției depinde de materialul supraconductorului și de temperatură. Câmpul critic care distruge supraconductivitatea poate fi creat și de curentul supraconductor însuși. Prin urmare, există un curent critic la care supraconductivitatea este distrusă.

    În 1933, Meissner și Oksenfeld au descoperit că în interiorul unui corp supraconductor nu există câmp magnetic. Când un supraconductor este răcit într-un câmp magnetic extern constant, în momentul trecerii la starea supraconductivă, câmpul magnetic este complet deplasat din volumul său. Acest lucru distinge un supraconductor de un conductor ideal, în care, atunci când rezistivitatea scade la zero, inducția câmpului magnetic în volum trebuie să rămână neschimbată. Fenomenul de deplasare a câmpului magnetic din volumul conductorului se numește efect Meissner. Efectul Meissner și absența rezistenței electrice sunt cele mai importante proprietăți ale unui supraconductor.

    Absența unui câmp magnetic în volumul conductorului ne permite să concluzionăm din legile generale ale câmpului magnetic că în el există doar un curent de suprafață. Este real din punct de vedere fizic și, prin urmare, ocupă un strat subțire lângă suprafață. Câmpul magnetic al curentului distruge câmpul magnetic extern din interiorul conductorului. În acest sens, supraconductorul se comportă formal ca un diamagnet ideal. Cu toate acestea, nu este un diamagnet, deoarece în interiorul său magnetizarea (vectorul de magnetizare) este egal cu zero.

    Substantele pure in care se observa fenomenul de supraconductivitate nu sunt numeroase. Supraconductivitatea este observată mai des în aliaje. Pentru substanțele pure are loc doar efectul Meissner, în timp ce pentru aliaje câmpul magnetic nu este complet împins din volum (se observă un efect Meissner parțial).

    Substanțele în care se observă efectul Meissner complet sunt numite supraconductori de primul fel, iar cele parțiale sunt numite supraconductori de al doilea fel.

    Supraconductorii de al doilea fel în volum au curenți circulari care creează un câmp magnetic, care, totuși, nu umple întregul volum, ci este distribuit în el sub formă de fire separate. În ceea ce privește rezistența, aceasta este egală cu zero, ca în cazul supraconductorilor de primul fel.

    Prin natura sa fizică, supraconductivitatea este superfluiditatea unui lichid format din electroni. Superfluiditatea apare din cauza încetării schimbului de energie între componenta superfluid a lichidului și celelalte părți ale acestuia, în urma căreia frecarea dispare. În acest caz, este esențială posibilitatea de „condensare” a moleculelor lichide la cel mai scăzut nivel energetic, separate de alte niveluri printr-un decalaj energetic destul de mare, pe care forțele de interacțiune nu sunt în măsură să-l depășească. Acesta este motivul pentru dezactivarea interacțiunii. Pentru posibilitatea de a găsi multe particule la cel mai scăzut nivel, este necesar ca acestea să se supună statisticilor Bose-Einstein, adică. au spin întreg.

    Electronii se supun statisticilor Fermi-Dirac și, prin urmare, nu pot „condensa” la cel mai scăzut nivel de energie și formează un lichid electron superfluid. Forțele de respingere dintre electroni sunt compensate în mare măsură de forțele de atracție ale ionilor pozitivi ai rețelei cristaline. Cu toate acestea, din cauza vibrațiilor termice ale atomilor din nodurile rețelei cristaline, între electroni poate apărea o forță atractivă și apoi se combină în perechi. Perechile de electroni se comportă ca niște particule cu un spin întreg, de exemplu. să se supună statisticilor Bose-Einstein. Ele pot condensa și forma un curent de lichid superfluid din perechi de electroni, care formează un curent electric supraconductor. Deasupra celui mai scăzut nivel de energie, există un decalaj de energie pe care perechea de electroni nu este capabilă să o depășească din cauza energiei de interacțiune cu alte sarcini, de exemplu. nu își poate schimba starea energetică. Prin urmare, nu există rezistență electrică.

    Posibilitatea formării perechilor de electroni și superfluiditatea acestora este explicată de teoria cuantică.

    Utilizarea practică a materialelor supraconductoare (în înfășurările magneților supraconductori, în sistemele de memorie de calculator etc.) este dificilă din cauza temperaturilor critice scăzute ale acestora. În prezent, au fost descoperite materiale ceramice cu supraconductivitate la temperaturi peste 100 K (superconductori de temperatură înaltă) și sunt în curs de studiu. Fenomenul de supraconductivitate este explicat prin teoria cuantică.

    Dependența rezistenței conductorului de temperatură și presiune este folosită în tehnologie pentru măsurarea temperaturii (termometre cu rezistență) și a presiunilor mari care se schimbă rapid (extensometre electrice).

    În sistemul SI, rezistivitatea electrică a conductorilor este măsurată în Ohmm, iar rezistența este măsurată în Ohm. Un ohm este rezistența unui astfel de conductor în care, la o tensiune de 1V, circulă un curent continuu de 1A.

    Conductivitatea electrică este o mărime determinată de formula


    . (6.27)

    În sistemul SI, unitatea de conductivitate este Siemens. One siemens (1 cm) - conductivitatea unei secțiuni de circuit cu o rezistență de 1 ohm.

    Când este încălzit, crește ca urmare a creșterii vitezei de mișcare a atomilor din materialul conductor odată cu creșterea temperaturii. Rezistența specifică a electroliților și cărbunelui, dimpotrivă, scade la încălzire, deoarece aceste materiale, pe lângă creșterea vitezei de mișcare a atomilor și moleculelor, cresc numărul de electroni și ioni liberi pe unitatea de volum.

    Unele aliaje, care au mai mult decât metalele lor constitutive, aproape că nu modifică rezistivitatea la încălzire (constantan, manganina etc.). Acest lucru se datorează structurii neregulate a aliajelor și timpului liber mediu scurt al electronilor.

    Se numește valoarea care arată creșterea relativă a rezistenței atunci când materialul este încălzit cu 1 ° (sau descreștere când este răcit cu 1 °).

    Dacă coeficientul de temperatură este notat cu α, rezistivitatea la \u003d 20 o prin ρ o, atunci când materialul este încălzit la o temperatură t1, rezistivitatea sa p1 \u003d ρ o + αρ o (t1 - to) \u003d ρ o (1 + (α (t1 -to))

    și în consecință R1 = Ro (1 + (α (t1 - to))

    Coeficientul de temperatură a pentru cupru, aluminiu, wolfram este de 0,004 1/grad. Prin urmare, atunci când sunt încălzite cu 100 °, rezistența lor crește cu 40%. Pentru fier α = 0,006 1/grad, pentru alamă α = 0,002 1/grad, pentru fechral α = 0,0001 1/grad, pentru nicrom α = 0,0002 1/grad, pentru constantan α = 0,00001 1/deg α0, 0,00001 1/deg α0 = manganin α0 = 1/grad. Cărbunele și electroliții au un coeficient de rezistență negativ la temperatură. Coeficientul de temperatură pentru majoritatea electroliților este de aproximativ 0,02 1/grad.

    Proprietatea conductorilor de a-și modifica rezistența în funcție de temperatură este utilizată în termometre de rezistență. Prin măsurarea rezistenței se determină prin calcul temperatura ambiantă.Constantanul, manganina și alte aliaje cu un coeficient de rezistență la temperatură foarte mic sunt utilizate pentru realizarea șunturilor și rezistențelor suplimentare la instrumentele de măsură.

    Exemplul 1. Cum se va schimba rezistența Ro a unui fir de fier atunci când este încălzit la 520 °? Coeficientul de temperatură a fierului este de 0,006 1/grad. Conform formulei R1 \u003d Ro + Ro α (t1 - to) \u003d Ro + Ro 0,006 (520 - 20) \u003d 4Ro, adică rezistența unui fir de fier atunci când este încălzit cu 520 ° va crește cu 4 ori.

    Exemplul 2. Firele de aluminiu la o temperatură de -20 ° au o rezistență de 5 ohmi. Este necesar să se determine rezistența lor la o temperatură de 30 °.

    R2 = R1 - αR1 (t2 - t1) \u003d 5 + 0,004 x 5 (30 - (-20)) \u003d 6 ohmi.

    Proprietatea materialelor de a-și modifica rezistența electrică atunci când sunt încălzite sau răcite este utilizată pentru măsurarea temperaturilor. Asa de, rezistenta termica, care sunt fire din platină sau nichel pur, topite în cuarț, sunt folosite pentru măsurarea temperaturilor de la -200 la + 600 °. Rezistențele termice semiconductoare cu un coeficient negativ mare sunt utilizate pentru a determina cu precizie temperaturile în intervale mai înguste.

    Rezistoarele termice semiconductoare utilizate pentru măsurarea temperaturilor se numesc termistori.

    Termistorii au un coeficient de rezistență negativ mare de temperatură, adică atunci când sunt încălzite, rezistența lor scade. sunt realizate din materiale semiconductoare oxidice (oxidate), constând dintr-un amestec de doi sau trei oxizi metalici. Cele mai comune sunt termistorii de cupru-mangan și cobalt-mangan. Acestea din urmă sunt mai sensibile la temperatură.

    Vorbind despre legea lui Ohm (§ 1.7), am subliniat cerința ca condițiile fizice precum temperatura și presiunea să rămână neschimbate. Faptul este că, de obicei, rezistența conductorilor depinde de temperatură:

    Rezistența firelor metalice crește odată cu căldura.

    Pentru firele de cupru, fiecare creștere a temperaturii cu 2,5°C determină o creștere a rezistenței de aproximativ 1% (o sutime din rezistența lor inițială), sau o creștere a rezistenței de 0,4% pentru fiecare creștere cu 1°C a temperaturii. Acele valori ale rezistivității, care au fost date mai sus, corespund unei temperaturi de 20 °C.

    Să fie, de exemplu, necesar să se determine rezistivitatea cuprului la o temperatură de 45 °.

    Știm că la 20 °C era egal cu 0,0178 Ohm pe 1 m lungime cu o secțiune transversală de 1 mm2. Știm că la fiecare 2,5 ° crește cu 1%, adică cu

    Noua temperatură depășește 20°C cu 25°C.

    Aceasta înseamnă că rezistivitatea dorită este cu 10% mai mare decât 0,0178: rezistivitatea la 45 ° este ohm pe 1 m cu o secțiune transversală de 1 mm2.

    Dependența rezistenței de temperatură este adesea folosită pentru a determina temperatura firelor de cupru în mașinile electrice.

    Aceeași dependență a rezistenței de temperatură este utilizată pentru dispozitivul termometrelor electrice bazat pe măsurarea rezistenței unei bucăți de sârmă (adesea înfășurată sub formă de spirală) situată în încăperea a cărei temperatură se dorește a fi determinată.

    Cu această măsurare a temperaturii, este ușor să concentrați într-un singur loc observarea temperaturii diferitelor părți ale camerei (de exemplu, în frigidere) sau diferitelor părți ale instalațiilor industriale.

    În acest caz, puteți utiliza singurul dispozitiv de măsurare a indicatorului prin deplasarea comutatorului în diferite poziții: la fiecare nouă poziție, spiralele de sârmă sunt pornite pentru măsurare, situate, de exemplu, pe diferite etaje ale frigiderului.

    Exemplul 2. Rezistența înfășurării unei mașini electrice la 20 ° C a fost de 60 ohmi. După o oră de funcționare a mașinii, rezistența înfășurării a crescut la 69,6 ohmi. Determinați cât de fierbinte este înfășurarea, dacă pentru fiecare creștere cu 10 ° C a temperaturii, rezistența crește cu 4%. ,

    În primul rând, căutăm cât de procente a crescut rezistența:

    Acum putem găsi cu ușurință că temperatura a crescut cu 40°C, adică a devenit egală cu 20 + 40 = 60°C.

    Desigur, ar trebui să se pună acum întrebarea: se schimbă rezistența lămpilor electrice atunci când filamentul este încălzit în ele? Răspuns: Da, desigur, rezistența filamentului lămpii la rece este mai mică decât rezistența în stare de funcționare. Remarca noastră făcută în § 1.7 s-a referit la aceasta.

    Observăm doar că de foarte multe ori neliniaritatea caracteristicii este explicată prin fenomene pur electrice. Acesta este cazul varistorului, a cărui caracteristică este prezentată în Fig. 1.14.

    Într-un număr de instrumente de măsură și în echipamente speciale, este adesea necesar ca rezistența acestora să nu se modifice cu temperatura. Pentru astfel de produse au fost dezvoltate aliaje a căror rezistență este practic independentă de temperatură.

    Dintre aceste aliaje, manganina și constantanul sunt cel mai frecvent utilizate.

    Mulți conductori își schimbă vizibil rezistența atunci când sunt întinși sau comprimați. Această proprietate a conductorilor și-a găsit, de asemenea, o aplicație tehnică importantă: în prezent, modificarea rezistenței electrice a elementelor fabricate special este adesea folosită pentru a aprecia presiunile și deplasările mici care apar, de exemplu, sub sarcinile grinzilor, șinelor, pieselor de mașini, etc.

    Particulele conductoare (molecule, atomi, ioni) care nu participă la formarea curentului sunt în mișcare termică, iar particulele care formează curentul sunt simultan în mișcări termice și direcționale sub influența unui câmp electric. Datorită acestui fapt, apar numeroase ciocniri între particulele care formează curentul și particulele care nu participă la formarea acestuia, în care primele dau o parte din energia sursei de curent transferată de ele celor din urmă. Cu cât sunt mai multe ciocniri, cu atât viteza de mișcare ordonată a particulelor care formează curentul este mai mică. După cum se vede din formulă I = enνS, reducerea vitezei duce la o scădere a puterii curentului. Se numește mărimea scalară care caracterizează proprietatea unui conductor de a reduce puterea curentului rezistența conductorului. Din formula rezistenței legii lui Ohm Ohm - rezistența conductorului, în care curentul se obține cu o forță de 1 a la o tensiune la capetele conductorului în 1 v.

    Rezistența unui conductor depinde de lungimea lui l, de secțiunea transversală S și de material, care se caracterizează prin rezistivitate Cu cât conductorul este mai lung, cu atât mai multe ciocniri pe unitatea de timp ale particulelor care formează curent cu particulele care nu participă la formarea acestuia și, prin urmare, cu atât rezistența conductorului este mai mare. Cu cât secțiunea transversală a conductorului este mai mică, cu atât fluxul de particule care formează curentul este mai dens și cu atât mai des se ciocnesc cu particule care nu participă la formarea acestuia și, prin urmare, cu atât rezistența conductorului este mai mare.

    Sub acțiunea unui câmp electric, particulele care formează curentul se mișcă cu o rată accelerată între ciocniri, crescându-și energia cinetică datorită energiei câmpului. Când se ciocnesc cu particule care nu formează curent, acestea le transferă o parte din energia lor cinetică. Ca urmare, energia internă a conductorului crește, care se manifestă extern prin încălzirea acestuia. Luați în considerare dacă rezistența conductorului se modifică atunci când este încălzit.


    În circuitul electric există o bobină de sârmă de oțel (șir, Fig. 81, a). După ce am închis circuitul, vom începe să încălzim firul. Cu cât îl încălzim mai mult, cu atât ampermetrul arată mai puțin curent. Scăderea acestuia vine din faptul că atunci când metalele sunt încălzite, rezistența lor crește. Deci, rezistența unui fir de păr al unui bec, atunci când nu este aprins, este de aproximativ 20 ohmi, iar când arde (2900°C) - 260 ohmi. Când un metal este încălzit, mișcarea termică a electronilor și viteza de oscilație a ionilor din rețeaua cristalină cresc, drept urmare numărul de ciocniri de electroni care formează un curent cu ionii crește. Acest lucru determină o creștere a rezistenței conductorului *. În metale, electronii neliberi sunt legați foarte puternic de ioni; prin urmare, atunci când metalele sunt încălzite, numărul de electroni liberi practic nu se modifică.

    * (Pe baza teoriei electronice, este imposibil de derivat legea exactă a dependenței rezistenței de temperatură. O astfel de lege este stabilită de teoria cuantică, în care un electron este considerat o particulă cu proprietăți de undă, iar mișcarea unui electron de conducere printr-un metal este considerată ca un proces de propagare a undelor de electroni, a cărui lungime este determinată de relatia de Broglie.)

    Experimentele arată că atunci când temperatura conductorilor din diferite substanțe se modifică cu același număr de grade, rezistența acestora se modifică inegal. De exemplu, dacă un conductor de cupru avea o rezistență 1 ohm, apoi după încălzire 1°C el va rezista 1.004 ohmiși tungsten - 1.005 ohmi. Pentru a caracteriza dependența rezistenței conductorului de temperatura sa, a fost introdusă o mărime numită coeficient de temperatură al rezistenței. Valoarea scalară măsurată prin modificarea rezistenței unui conductor de 1 ohm, luată la 0 ° C, de la o modificare a temperaturii acestuia cu 1 ° C, se numește coeficient de temperatură al rezistenței α. Deci, pentru wolfram, acest coeficient este egal cu 0,005 grade -1, pentru cupru - 0,004 grade -1. Coeficientul de rezistență al temperaturii depinde de temperatură. Pentru metale, se schimbă puțin cu temperatura. Cu un interval mic de temperatură, este considerat constant pentru un anumit material.

    Deducem formula prin care se calculează rezistența conductorului ținând cont de temperatura acestuia. Să presupunem că R0- rezistenta conductorului la 0°С, când este încălzit la 1°C va creste cu αR 0, iar când este încălzit la - pe αRt° si devine R = R0 + aR0 t°, sau

    Dependența rezistenței metalelor de temperatură este luată în considerare, de exemplu, la fabricarea spiralelor pentru încălzitoare electrice, lămpi: lungimea firului spiralat și puterea admisibilă a curentului sunt calculate din rezistența lor în stare încălzită. Dependența rezistenței metalelor de temperatură este utilizată în termometrele de rezistență, care sunt folosite pentru a măsura temperatura motoarelor termice, turbinelor cu gaz, metalului din furnalele, etc. Acest termometru este format dintr-o spirală subțire de platină (nichel, fier) pe un cadru de porțelan și plasat într-o carcasă de protecție. Capetele sale sunt conectate la un circuit electric cu un ampermetru, a cărui scară este gradată în grade de temperatură. Când bobina este încălzită, curentul din circuit scade, acest lucru face ca acul ampermetrului să se miște, ceea ce indică temperatura.

    Se numește inversul rezistenței unei secțiuni date, circuit conductivitatea electrică a conductorului(conductivitate electrică). Conductivitatea electrică a conductorului Cu cât conductivitatea conductorului este mai mare, cu atât rezistența acestuia este mai mică și conduce mai bine curentul. Denumirea unității de conductivitate electrică Conductibilitatea rezistenței conductorului 1 ohm numit Siemens.

    Pe măsură ce temperatura scade, rezistența metalelor scade. Dar există metale și aliaje, a căror rezistență, la o temperatură scăzută determinată pentru fiecare metal și aliaj, scade brusc și devine extrem de mică - practic egală cu zero (Fig. 81, b). Venire supraconductivitate- conductorul nu are practic nicio rezistență, iar odată ce curentul excitat în el există de mult timp, în timp ce conductorul se află la temperatura de supraconductivitate (într-unul dintre experimente, curentul a fost observat mai mult de un an). Când un curent trece printr-un supraconductor cu o densitate 1200 a/mm 2 nu s-a observat degajare de căldură. Metalele monovalente, care sunt cei mai buni conductori de curent, nu trec în starea supraconductoare până la temperaturile extrem de scăzute la care au fost efectuate experimentele. De exemplu, în aceste experimente, cuprul a fost răcit la 0,0156°K, aur – înainte 0,0204° K. Dacă ar fi posibil să se obțină aliaje cu supraconductivitate la temperaturi obișnuite, atunci acest lucru ar fi de mare importanță pentru inginerie electrică.

    Conform conceptelor moderne, principala cauză a supraconductivității este formarea perechilor de electroni legați. La temperatura de supraconductivitate, forțele de schimb încep să acționeze între electronii liberi, determinând electronii să formeze perechi de electroni legați. Un astfel de gaz de electroni de perechi de electroni legați are proprietăți diferite față de gazul de electroni obișnuit - se mișcă într-un supraconductor fără frecare pe nodurile rețelei cristaline.

    Sarcina 24. Pentru fabricarea spiralelor de plită electrică, atelierul a primit o bobină de sârmă nicrom, pe eticheta căreia era scris: „Greutate 8,2 kg, Λ diametru 0,5 mm". Stabiliți câte spirale pot fi făcute din acest fir, dacă rezistența spiralei, neinclusă în rețea, ar trebui să fie de 22 ohmi. Densitatea nicromului 8200 kg/m 3.

    De aici Unde S = pr 2 ; S \u003d 3,14 * 0,0625 mm 2 ≈ 2 * 10 -7 m 2.

    Greutatea firului m = ρ 1 V, sau m = ρ 1lS, prin urmare

    Răspuns: n = 1250 spirale.

    Sarcina 25. La o temperatură de 20 ° C, filamentul de tungsten al unui bec are o rezistență 30 ohmi; atunci când este conectat la o rețea DC cu o tensiune 220 in curentul curge în spirală 0,6 a. Determinați temperatura filamentului filamentului becului și intensitatea câmpului electric staționar din filamentul lămpii, dacă lungimea acestuia este 550 mm.



    Rezistența spiralei atunci când lampa arde este determinată din formula legii lui Ohm pentru secțiunea circuitului:

    Apoi

    Intensitatea câmpului staționar în filamentul lămpii

    Răspuns: t 0 G \u003d 2518 ° C; E = 400 v/m.

    Fiecare substanță are propria sa rezistivitate. În plus, rezistența va depinde de temperatura conductorului. Vom verifica acest lucru prin efectuarea următorului experiment.

    Să trecem un curent printr-o spirală de oțel. Într-un circuit cu spirală, conectăm în serie un ampermetru. Va arăta ceva valoare. Acum vom încălzi spirala în flacăra unui arzător cu gaz. Valoarea curentului pe care o va indica ampermetrul va scadea. Adică, puterea curentului va depinde de temperatura conductorului.

    Modificarea rezistenței cu temperatura

    Se lasă la o temperatură de 0 grade, rezistența conductorului este R0, iar la o temperatură t rezistența este R, atunci modificarea relativă a rezistenței va fi direct proporțională cu modificarea temperaturii t:

    • (R-R0)/R=a*t.

    În această formulă, a este coeficientul de proporționalitate, numit și coeficientul de temperatură. Caracterizează dependența rezistenței pe care o posedă o substanță de temperatură.

    Coeficient de rezistență la temperatură egal numeric cu modificarea relativă a rezistenței conductorului atunci când este încălzit cu 1 Kelvin.

    Pentru toate metalele coeficient de temperatură Peste zero. Odată cu schimbările de temperatură, se va schimba ușor. Prin urmare, dacă schimbarea temperaturii este mică, atunci coeficientul de temperatură poate fi considerat constant și egal cu valoarea medie din acest interval de temperatură.

    Soluții de electroliți cu creșterea temperaturii, rezistența scade. Adică pentru ei coeficientul de temperatură va fi mai putin de zero.

    Rezistența unui conductor depinde de rezistivitatea conductorului și de dimensiunile conductorului. Deoarece dimensiunile conductorului se modifică ușor la încălzire, componenta principală a modificării rezistenței conductorului este rezistivitatea.

    Dependența rezistivității conductorului de temperatură

    Să încercăm să găsim dependența rezistivității conductorului de temperatură.

    Înlocuiți în formula obținută mai sus valorile rezistenței R=p*l/S R0=p0*l/S.

    Obtinem urmatoarea formula:

    • p=p0(1+a*t).

    Această dependență este prezentată în figura următoare.

    Să încercăm să ne dăm seama de ce crește rezistența

    Când creștem temperatura, amplitudinea oscilațiilor ionilor la nodurile rețelei cristaline crește. În consecință, electronii liberi se vor ciocni mai des cu ei. Într-o coliziune, ei își vor pierde direcția de mișcare. Prin urmare, curentul va scădea.

    Adesea, angajații rezistă schimbării fără un motiv aparent. Rezistența la schimbare este o atitudine sau un comportament care demonstrează lipsa de dorință de a face sau de a sprijini schimbarea. În primul rând, schimbările afectează atitudinile fiecărui lucrător și provoacă schimbarea anumitor reacții legate de atitudine. Unul dintre tipurile de mecanisme de protecție psihologică este stereotipuri,împiedicând percepția corectă a inovațiilor. Formele acestor stereotipuri sunt de așa natură încât pot oferi purtătorilor lor invulnerabilitatea față de opinia publică:

    "avem deja":

    "nu putem face asta":

    „Acest lucru nu ne rezolvă principalele probleme

    „acesta are nevoie de ceva muncă”:

    "nu totul este egal aici":

    „Sunt și alte sugestii

    Grupul încearcă, indiferent de schimbările care au loc, să păstreze intacte atitudinile și evaluările prin orice mijloace. Prin urmare, fiecare influență externă provoacă o reacție în cadrul grupului. Această caracteristică a organizațiilor se numește homeostazie.

    Iată câteva fraze mai tipice:

    „răbdarea și munca vor macina totul” (refuzul de a schimba);

    „să începem o nouă viață de luni” (amânând „pentru mai târziu”);

    „a nu juca în cutie” (incertitudine);

    „un nou strigăt a spart paralizia” (lipsa implementării);

    „Cu cât cheltuim mai mult vopsea, cu atât credem mai puțin în basme” (stra

    ineficiența etichetei);

    „Ceea ce nu știe șeful, nu suferă” (sabotaj);

    „Să revenim la munca adevărată” (digresiune).

    Tipuri de rezistență la schimbarea organizațională. Pentru a înțelege motivele pentru care oamenii acceptă cu greu schimbarea, este necesar să se examineze tipurile de rezistență la schimbare într-o organizație.

    Rezistența angajaților la schimbările din organizație poate fi sub forma obiecțiilor raționale logice, atitudini emoționale psihologice, factori sociologici și interese de grup.

    Rezistenta logica- inseamna dezacordul angajatilor cu fapte, argumente rationale, logica. Apare pe baza timpului real și a efortului necesar pentru adaptarea la schimbări, inclusiv dezvoltarea de noi responsabilități de muncă. Acestea sunt costurile reale pe care le suportă angajații, deși pe termen lung vorbim de schimbări care le sunt favorabile, ceea ce înseamnă că managementul trebuie să le compenseze într-un fel sau altul.

    Rezistenta psihologica- de obicei bazată pe emoții, sentimente și atitudini. Este „logic” intern în ceea ce privește atitudinile lucrătorului Și sentimentele lui despre schimbare. Angajații pot să se teamă de necunoscut, să nu aibă încredere în manageri, să se simtă amenințați de siguranța lor. Chiar dacă managerul consideră astfel de sentimente nejustificate, ele sunt foarte reale, ceea ce înseamnă că trebuie să țină cont de ele.

    Rezistența sociologică- rezultatul provocării care se schimbă la interesele, normele, valorile grupului. Întrucât interesele publice (coalițiile politice, valorile sindicatelor și ale diverselor comunități) sunt un factor foarte semnificativ în mediul extern, conducerea trebuie să ia în considerare cu atenție atitudinea diferitelor coaliții și grupuri de a se schimba. La nivel de grup mic, schimbarea pune în pericol valoarea prieteniilor și statutul membrilor echipei.

    Efectuarea schimbărilor implică faptul că managementul este pregătit să depășească toate cele trei tipuri de rezistență, mai ales că formele sale psihologice și sociologice nu sunt ceva irațional și ilogic, ci, dimpotrivă, corespund logicii diverselor sisteme de valori. În anumite situații de muncă, este mai probabil un sprijin moderat pentru schimbare sau opoziție.

    Sarcina conducerii este de a crea un mediu de încredere în propunerile conducerii, care să asigure o percepție pozitivă de către angajați a majorității schimbărilor și un sentiment de securitate. În caz contrar, conducerea este forțată să folosească autoritatea, a cărei folosire prea frecventă este plină de „epuizarea” lor.

    Amenințarea schimbării poate fi reală sau imaginară, directă sau indirectă, semnificativă sau nesemnificativă. Indiferent de natura schimbării, lucrătorii caută să se protejeze de efectele acesteia prin utilizarea plângerilor, rezistenței pasive care pot escalada în absenteism neautorizat, sabotaj și intensitate redusă a muncii.

    Cauze rezistența poate fi amenințări la adresa nevoilor angajaților de siguranță, relații sociale, statut, competență sau respect de sine.

    Trei motive principale pentru rezistența la schimbare din partea personalului:

    1) incertitudine - apare atunci când există informații insuficiente despre consecințele modificărilor;

    2) un sentiment de pierdere – decurge din convingerea că inovațiile reduc puterile de decizie, puterea formală sau informală, accesul la informație;

    3) convingerea că schimbările nu vor aduce rezultatele scontate.

    Principalul motiv al rezistenței la schimbare sunt costurile psihologice asociate cu aceasta. Schimbărilor pot rezista atât directorii de top ai companiei, cât și managerii de linie, dar treptat, pe măsură ce sunt percepute noi beneficii, această opoziție poate ajunge la nimic. Desigur, nu toate schimbările se lovesc de rezistența muncitorilor, unele dintre ele sunt percepute în avans ca dezirabile; alte modificări pot fi atât de ușoare și imperceptibile încât va exista foarte puțină rezistență, dacă există. Managerii trebuie să realizeze că atitudinea față de schimbare este determinată în primul rând de cât de priceput managerii organizației au minimizat rezistența inevitabilă.

    Schimbările și sentimentul de amenințare care emană din acestea pot provoca un efect de reacție în lanț, de ex. o situație în care o schimbare, legată direct de un individ sau un grup restrâns de oameni, duce la o reacție directă sau indirectă a multora datorită faptului că toți sunt interesați de cutare sau cutare desfășurare a evenimentelor.

    Motivele pentru rezistența la schimbare sunt de obicei:

    Angajații simt disconfort cauzat de natura însăși

    schimbări atunci când angajații manifestă incertitudine cu privire la corectitudine

    soluţiile tehnice adoptate sunt percepute negativ

    incertitudinea rezultată;

    Frica de necunoscut, o amenințare la adresa siguranței muncii lor;

    Metode de a face schimbări atunci când angajații sunt nemulțumiți

    Sentimente de nedreptate în rândul angajaților, cauzate de faptul că altcineva beneficiază de schimbările pe care le fac;

    Simțirea că schimbarea va duce la pierderi personale, de ex. un grad mai mic de satisfacere a oricărei nevoi. Astfel, lucrătorii pot decide că inovațiile în tehnologie, nivelurile ridicate de automatizare, vor duce la concedieri sau la perturbarea relațiilor sociale, le vor reduce puterea de decizie, puterea formală și informală, accesul la informație, autonomia și atractivitatea muncii atribuite acestora. lor.

    Convingerea că schimbarea nu este nici necesară, nici de dorit pentru organizație. Astfel, managerul poate decide că sistemul informatic de management automatizat propus este prea complex pentru utilizatori sau că va produce tipul greșit de informații; el poate decide, de asemenea, că problema îi afectează nu numai zona funcțională, ci și pe alta - așa că lăsați-i să facă modificări în acea unitate.

    Astfel, începând să implementeze schimbările planificate în munca echipei, liderul trebuie să determine mai întâi dacă acestea vor provoca rezistență, ce fel de rezistență va fi aceasta și cum să-și schimbe linia de comportament pentru a o depăși sau a o elimina. Experiența arată că cel mai adesea rezistența angajaților la inovare apare în cazurile în care:

    1) oamenilor nu li se explică scopul schimbării. Mistericul și ambiguitatea generează întotdeauna incertitudine și anxietate. Frica de necunoscut poate face angajații ostili față de nou nu mai puțin decât esența acestui nou. În general, oamenii rezistă reformelor generale mult mai mult decât schimbărilor frecvente în modul în care lucrează;

    2) angajații înșiși nu au luat parte la planificarea acestor schimbări. Oamenii tind să susțină orice reformă dacă au luat parte la pregătirea lor - la urma urmei, fiecare este gata să-și urmeze propriile recomandări;

    3) reformele sunt motivate de motive personale. Așadar, un manager care cere să ajute un angajat să proceseze documente poate fi sigur că alții vor avea imediat întrebări despre ce va câștiga acest angajat și de ce este necesar să-l ajute. Solidaritatea este o trăsătură minunată, dar doar câțiva sunt capabili să renunțe personal la ceva și să accepte inovații din cauza acestui sentiment. Oamenii trebuie să se asigure că ajută cu adevărat la rezolvarea problemei, la atingerea scopului dorit și le aduce beneficii;

    4) tradițiile echipei și stilul lor obișnuit, modul de lucru sunt ignorate. Multe alte grupuri formale și informale se vor încăpățâna să reziste inovațiilor care le amenință relațiile familiare;

    5) subordonaților li se pare că s-a făcut o greșeală în pregătirea reformelor. Acest sentiment este sporit mai ales dacă oamenii bănuiesc că există o amenințare cu o reducere a salariului, o retrogradare sau pierderea favoării unui manager;

    6) restructurarea amenință subordonații cu o creștere bruscă a volumului de muncă. O amenințare similară apare dacă liderul nu s-a obosit să planifice schimbarea suficient de mult înainte;

    7) oamenilor li se pare că oricum totul este în regulă („Nu este nevoie să ieși afară”, „De ce să-ți expui gâtul la o lovitură”, „Nu am făcut niciodată lucrurile atât de bine”, „Inițiativa se pedepsește”, etc. );

    8) inițiatorul reformelor nu este respectat, nu are autoritate. Din păcate, antipatia față de autorul proiectului se transferă inconștient propunerilor sale, indiferent de adevărata lor valoare;

    9) la planificarea reformelor, echipa nu vede rezultatul final (ce va oferi acest lucru echipei?);

    10) angajatul nu știe care va fi beneficiul său personal;

    11) subordonatul nu simte încredere, convingere a liderului;

    12) reformele sunt propuse și implementate în mod categoric, folosind metode administrative;

    13) inovarea poate duce la concedieri;

    14) oamenii cred că schimbările pot duce la încălcări ale principiului justiției sociale;

    15) în echipă nu știu cât va costa (costuri, eforturi);

    16) reforma nu aduce rezultate rapide;

    17) reformele vor aduce beneficii unui cerc restrâns de oameni;

    18) progresul reformei este rar discutat în echipă;

    19) nu există un mediu de încredere în echipă;

    20) sub masca reformei, ei propun de fapt vechiul, care nu s-a justificat;

    21) în cadrul echipei există grupuri puternice de oameni care sunt mulțumiți de situația veche, actuală (egoism de grup);

    22) se cunosc exemple nereușite ale unei astfel de reforme;

    23) liderul informal al echipei se opune schimbării.

    Este necesar să spunem despre meritele rezistenței la schimbare. În anumite situații, conduce la faptul că conducerea analizează din nou cu atenție planurile propuse, evaluând adecvarea acestora la situația reală. Lucrătorii acționează ca parte a unui sistem pentru a controla realitatea planurilor și a menține echilibrul. Rezistența poate ajuta la identificarea unor zone cu probleme specifice, să ofere managerului informații despre atitudinile angajaților cu privire la anumite probleme și să le ofere angajaților posibilitatea de a-și evacua emoțiile și de a-i încuraja să realizeze esența schimbării.

    Metodele de depășire a rezistenței la schimbarea organizațională sunt: ​​furnizarea de informații, participarea și implicarea, negocierile și acordurile, manipularea, constrângerea.

    1) educație și comunicare - discuție deschisă a ideilor și activităților, care va ajuta personalul să se convingă de necesitatea schimbărilor înainte de a fi realizate;

    2) implicarea subordonaţilor în luarea deciziilor. Permite personalului care poate fi rezistent să-și exprime liber atitudinea față de inovații;

    3) ajutor și sprijin - mijlocul prin care este mai ușor pentru personal să se integreze într-un mediu nou. Formarea suplimentară și dezvoltarea personalului este posibilă pentru a face față noilor cerințe;

    4) stimulare materială și morală. Include majorarea salariului, obligația de a nu concedia angajații etc.;

    5) cooptarea. Înseamnă a acorda persoanei care rezistă un rol de lider în luarea deciziilor privind introducerea inovațiilor;

    6) manevrare - utilizarea selectivă a informațiilor furnizate angajaților, întocmirea unui program clar de activități;

    7) transformările etapă, ceea ce face posibilă obișnuirea treptat cu noile condiții;

    8) constrângere - o amenințare de a lipsi de muncă, promovare, dezvoltare profesională, salarii, numire într-o nouă funcție.