Ako sa mení odpor? Elektrický odpor vodiča. Nakopnutie pre tých, ktorí nemajú čas toto všetko čítať

  • 1.5. Ostrogradského-Gaussova veta pre elektrické pole vo vákuu
  • 1.6. Práca elektrického poľa pri pohybe elektrického náboja. Vektorová cirkulácia intenzity elektrického poľa
  • 1.7. Energia elektrického náboja v elektrickom poli
  • 1.8. Potenciál a potenciálny rozdiel elektrického poľa. Vzťah intenzity elektrického poľa s jeho potenciálom
  • 1.8.1. Potenciál a potenciálny rozdiel elektrického poľa
  • 1.8.2. Vzťah intenzity elektrického poľa s jeho potenciálom
  • 1.9. Ekvipotenciálne plochy
  • 1.10. Základné rovnice elektrostatiky vo vákuu
  • 1.11.2. Pole nekonečne rozšírenej, rovnomerne nabitej roviny
  • 1.11.3. Pole dvoch nekonečne rozšírených, rovnomerne nabitých rovín
  • 1.11.4. Pole nabitej guľovej plochy
  • 1.11.5. Pole objemovo nabitej gule
  • Prednáška 2. Vodiče v elektrickom poli
  • 2.1. Vodiče a ich klasifikácia
  • 2.2. Elektrostatické pole v dutine ideálneho vodiča a blízko jeho povrchu. Elektrostatická ochrana. Rozloženie nábojov v objeme vodiča a po jeho povrchu
  • 2.3. Elektrická kapacita osamelého vodiča a jej fyzikálny význam
  • 2.4. Kondenzátory a ich kapacita
  • 2.4.1. Kapacita plochého kondenzátora
  • 2.4.2. Kapacita valcového kondenzátora
  • 2.4.3. Kapacita guľového kondenzátora
  • 2.5. Kondenzátorové pripojenia
  • 2.5.1. Sériové zapojenie kondenzátorov
  • 2.5.2. Paralelné a zmiešané zapojenie kondenzátorov
  • 2.6. Klasifikácia kondenzátorov
  • Prednáška 3. Statické elektrické pole v hmote
  • 3.1. Dielektrika. Polárne a nepolárne molekuly. Dipól v homogénnych a nehomogénnych elektrických poliach
  • 3.1.1. Dipól v rovnomernom elektrickom poli
  • 3.1.2. Dipól v nehomogénnom vonkajšom elektrickom poli
  • 3.2. Voľné a viazané (polarizačné) náboje v dielektrikách. Polarizácia dielektrika. Vektor polarizácie (polarizácia)
  • 3.4. Podmienky na rozhraní medzi dvoma dielektrikami
  • 3.5. Elektrostrikcia. Piezoelektrický efekt. Feroelektrika, ich vlastnosti a aplikácie. Elektrokalorický efekt
  • 3.6. Základné rovnice elektrostatiky dielektrík
  • Prednáška 4. Energia elektrického poľa
  • 4.1. Energia interakcie elektrických nábojov
  • 4.2. Energia nabitých vodičov, dipól vo vonkajšom elektrickom poli, dielektrické teleso vo vonkajšom elektrickom poli, nabitý kondenzátor
  • 4.3. Energia elektrického poľa. Objemová hustota energie elektrického poľa
  • 4.4. Sily pôsobiace na makroskopické nabité telesá umiestnené v elektrickom poli
  • Prednáška 5. Jednosmerný elektrický prúd
  • 5.1. Konštantný elektrický prúd. Základné úkony a podmienky existencie jednosmerného prúdu
  • 5.2. Hlavné charakteristiky jednosmerného elektrického prúdu: hodnota /sila/ prúdu, hustota prúdu. Sily tretích strán
  • 5.3. Elektromotorická sila (emf), rozdiel napätia a potenciálu. ich fyzikálny význam. Vzťah medzi emf, napätím a potenciálnym rozdielom
  • Prednáška 6. Klasická elektrónová teória vodivosti kovov. Zákony DC
  • 6.1. Klasická elektronická teória elektrickej vodivosti kovov a jej experimentálne zdôvodnenia. Ohmov zákon v diferenciálnych a integrálnych formách
  • 6.2. Elektrický odpor vodičov. Zmena odporu vodičov od teploty a tlaku. Supravodivosť
  • 6.3. Odporové pripojenia: sériové, paralelné, zmiešané. Posunovanie elektrických meracích prístrojov. Dodatočné odpory elektrických meracích prístrojov
  • 6.3.1. Sériové zapojenie odporov
  • 6.3.2. Paralelné zapojenie odporov
  • 6.3.3. Posunovanie elektrických meracích prístrojov. Dodatočné odpory elektrických meracích prístrojov
  • 6.4. Pravidlá (zákony) Kirchhoffa a ich aplikácia na výpočet najjednoduchších elektrických obvodov
  • 6.5. Joule-Lenzov zákon v diferenciálnych a integrálnych formách
  • Prednáška 7. Elektrický prúd vo vákuu, plyny a kvapaliny
  • 7.1. Elektrický prúd vo vákuu. Termionická emisia
  • 7.2. Sekundárna a poľná emisia
  • 7.3. Elektrický prúd v plyne. Ionizačné a rekombinačné procesy
  • 7.3.1. Nesamostatné a samovodivé plyny
  • 7.3.2. Paschenov zákon
  • 7.3.3. Druhy výbojov v plynoch
  • 7.3.3.1. žeravý výboj
  • 7.3.3.2. iskrový výboj
  • 7.3.3.3. korónový výboj
  • 7.3.3.4. oblúkový výboj
  • 7.4. Koncept plazmy. Plazmatická frekvencia. Debye dĺžka. Elektrická vodivosť plazmy
  • 7.5. elektrolytov. Elektrolýza. Zákony elektrolýzy
  • 7.6. Elektrochemické potenciály
  • 7.7. Elektrický prúd cez elektrolyty. Ohmov zákon pre elektrolyty
  • 7.7.1. Využitie elektrolýzy v technike
  • Prednáška 8. Elektróny v kryštáloch
  • 8.1. Kvantová teória elektrickej vodivosti kovov. Fermiho hladina. Prvky pásovej teórie kryštálov
  • 8.2. Fenomén supravodivosti z pohľadu Fermi-Diracovej teórie
  • 8.3. Elektrická vodivosť polovodičov. Pojem vodivosti otvoru. Vnútorné a vonkajšie polovodiče. Pojem p-n - prechod
  • 8.3.1. Vlastná vodivosť polovodičov
  • 8.3.2. Nečistotné polovodiče
  • 8.4. Elektromagnetické javy na rozhraní medzi médiami
  • 8.4.1. P-n - prechod
  • 8.4.2. Fotovodivosť polovodičov
  • 8.4.3. Luminiscencia látky
  • 8.4.4. Termoelektrické javy. Voltov zákon
  • 8.4.5. Peltierov efekt
  • 8.4.6. Seebeckov fenomén
  • 8.4.7. Thomsonov fenomén
  • Záver
  • Bibliografický zoznam Hlavný
  • Dodatočné
  • 6.2. Elektrický odpor vodičov. Zmena odporu vodičov od teploty a tlaku. Supravodivosť

    Z výrazu je zrejmé, že elektrická vodivosť vodičov a následne elektrický odpor a odpor závisia od materiálu vodiča a jeho stavu. Stav vodiča sa môže meniť v závislosti od rôznych vonkajších tlakových faktorov (mechanické namáhanie, vonkajšie sily, stlačenie, napätie atď., t. j. faktory ovplyvňujúce kryštalickú štruktúru kovových vodičov) a teploty.

    Elektrický odpor vodičov (odpor) závisí od tvaru, rozmerov, materiálu vodiča, tlaku a teploty:

    . (6.21)

    V tomto prípade je závislosť špecifického elektrického odporu vodičov a odporu vodičov od teploty, ako bola experimentálne stanovená, opísaná lineárnymi zákonmi:

    ; (6.22)

    , (6.23)

    kde  t a  o , R t a R o - rezistivita a odpor vodiča pri t = 0 o C;

    alebo
    . (6.24)

    Zo vzorca (6.23) je teplotná závislosť odporu vodičov určená vzťahmi:

    , (6.25)

    kde T je termodynamická teplota.

    G Graf závislosti odporu vodičov od teploty je na obrázku 6.2. Graf závislosti rezistivity kovov od absolútnej teploty T je na obrázku 6.3.

    S Podľa klasickej elektronickej teórie kovov v ideálnej kryštálovej mriežke (ideálny vodič) sa elektróny pohybujú bez elektrického odporu ( = 0). Z hľadiska moderných myšlienok sú príčinami, ktoré spôsobujú výskyt elektrického odporu v kovoch, cudzie nečistoty a defekty v kryštálovej mriežke, ako aj tepelný pohyb atómov kovov, ktorých amplitúda závisí od teploty.

    Mathyssenovo pravidlo hovorí, že závislosť elektrického odporu od teploty (T) je komplexná funkcia, ktorá pozostáva z dvoch nezávislých členov:

    , (6.26)

    kde  zvyšok – zvyškový odpor;

     id - ideálny rezistivita kovu, ktorá zodpovedá odporu absolútne čistého kovu a je určená iba tepelnými vibráciami atómov.

    Na základe vzorcov (6.25) by mal rezistivita ideálneho kovu smerovať k nule, keď T  0 (krivka 1 na obr. 6.3). Odpor ako funkcia teploty je však súčtom nezávislých členov  id a  zvyšok. Preto v dôsledku prítomnosti nečistôt a iných defektov v kryštálovej mriežke kovu má rezistivita  (T) tendenciu k určitej konštantnej konečnej hodnote  pokoja, keď teplota klesá (krivka 2 na obr. 6.3). Niekedy po prekročení minima mierne stúpa s ďalším poklesom teploty (krivka 3 na obr. 6.3). Hodnota zvyškového odporu závisí od prítomnosti defektov v mriežke a obsahu nečistôt a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa ich koncentráciou. Ak sa počet nečistôt a defektov v kryštálovej mriežke zníži na minimum, potom zostáva ešte jeden faktor, ktorý ovplyvňuje elektrickú rezistivitu kovov - tepelné kmitanie atómov, ktoré sa podľa kvantovej mechaniky nezastaví ani pri absolútnom nulová teplota. V dôsledku týchto vibrácií prestáva byť mriežka ideálna a v priestore vznikajú premenlivé sily, ktorých pôsobenie vedie k rozptylu elektrónov, t.j. vznik odporu.

    Následne sa zistilo, že odolnosť niektorých kovov (Al, Pb, Zn atď.) a ich zliatin pri nízkych teplotách T (0,1420 K), nazývaných kritická, charakteristická pre každú látku, prudko klesá na nulu, t.j. . kov sa stáva absolútnym vodičom. Prvýkrát tento jav, nazývaný supravodivosť, objavil v roku 1911 G. Kamerling-Onnes pre ortuť. Zistilo sa, že pri T = 4,2 K ortuť zjavne úplne stráca svoju odolnosť voči elektrickému prúdu. Pokles odporu nastáva veľmi prudko v rozmedzí niekoľkých stotín stupňa. Následne bola strata odolnosti pozorovaná u iných čistých látok a mnohých zliatin. Teploty prechodu do supravodivého stavu sa líšia, ale sú vždy veľmi nízke.

    Po vybudení elektrického prúdu v prstenci supravodivého materiálu (napríklad pomocou elektromagnetickej indukcie) je možné pozorovať, že jeho sila neklesá niekoľko rokov. To umožňuje nájsť hornú hranicu rezistivity supravodičov (menej ako 10 -25 Ohmm), ktorá je oveľa nižšia ako rezistivita medi pri nízkej teplote (10 -12 Ohmm). Preto sa predpokladá, že elektrický odpor supravodičov je nulový. Odpor pred prechodom do supravodivého stavu je veľmi odlišný. Mnohé zo supravodičov pri izbovej teplote majú pomerne vysoký odpor. Prechod do supravodivého stavu je vždy veľmi prudký. V čistých monokryštáloch zaberá teplotný rozsah menší ako jedna tisícina stupňa.

    S hliník, kadmium, zinok, indium, gálium majú medzi čistými látkami supravodivosť. V procese výskumu sa ukázalo, že štruktúra kryštálovej mriežky, homogenita a čistota materiálu majú významný vplyv na charakter prechodu do supravodivého stavu. Vidno to napríklad na obrázku 6.4, na ktorom sú znázornené experimentálne krivky prechodu do supravodivého stavu cínu rôznej čistoty (krivka 1 - monokryštalický cín; 2 - polykryštalický cín; 3 - polykryštalický cín s nečistotami) .

    V roku 1914 K. Onnes zistil, že supravodivý stav je zničený magnetickým poľom, keď magnetická indukcia B presahuje určitú kritickú hodnotu. Kritická hodnota indukcie závisí od materiálu supravodiča a teploty. Kritické pole, ktoré ničí supravodivosť, môže byť vytvorené aj samotným supravodivým prúdom. Preto existuje kritický prúd, pri ktorom je supravodivosť zničená.

    V roku 1933 Meissner a Oksenfeld zistili, že vo vnútri supravodivého telesa nie je žiadne magnetické pole. Pri ochladzovaní supravodiča vo vonkajšom konštantnom magnetickom poli sa v okamihu prechodu do supravodivého stavu magnetické pole úplne vytlačí zo svojho objemu. To odlišuje supravodič od ideálneho vodiča, v ktorom pri poklese odporu na nulu musí zostať indukcia magnetického poľa v objeme nezmenená. Jav vytesnenia magnetického poľa z objemu vodiča sa nazýva Meissnerov jav. Meissnerov jav a absencia elektrického odporu sú najdôležitejšie vlastnosti supravodiča.

    Neprítomnosť magnetického poľa v objeme vodiča nám umožňuje zo všeobecných zákonov magnetického poľa vyvodiť záver, že v ňom existuje iba povrchový prúd. Je fyzicky skutočný, a preto zaberá nejakú tenkú vrstvu blízko povrchu. Magnetické pole prúdu ničí vonkajšie magnetické pole vo vnútri vodiča. V tomto ohľade sa supravodič správa formálne ako ideálny diamagnet. Nie je to však diamagnet, pretože vo vnútri je jeho magnetizácia (vektor magnetizácie) rovná nule.

    Čisté látky, v ktorých sa pozoruje fenomén supravodivosti, nie sú početné. Supravodivosť sa častejšie pozoruje v zliatinách. U čistých látok prebieha len Meissnerov efekt, zatiaľ čo u zliatin nie je magnetické pole úplne vytlačené z objemu (pozoruje sa čiastočný Meissnerov efekt).

    Látky, pri ktorých sa pozoruje úplný Meissnerov jav, sa nazývajú supravodiče prvého druhu a čiastkové sa nazývajú supravodiče druhého druhu.

    Supravodiče druhého druhu v objeme majú kruhové prúdy, ktoré vytvárajú magnetické pole, ktoré však nevypĺňa celý objem, ale je v ňom rozložené vo forme samostatných závitov. Pokiaľ ide o odpor, je rovný nule, ako v prípade supravodičov prvého druhu.

    Supravodivosť je svojou fyzikálnou povahou supratekutou kvapalinou pozostávajúcou z elektrónov. K supratekutosti dochádza v dôsledku ukončenia výmeny energie medzi supratekutou zložkou kvapaliny a jej ostatnými časťami, v dôsledku čoho zaniká trenie. V tomto prípade je podstatná možnosť „kondenzácie“ molekúl kvapaliny na najnižšej energetickej úrovni, oddelených od ostatných úrovní dosť širokou energetickou medzerou, ktorú interakčné sily nedokážu prekonať. To je dôvod na vypnutie interakcie. Pre možnosť nájdenia mnohých častíc na najnižšej úrovni je potrebné, aby sa podriadili Bose-Einsteinovej štatistike, t.j. majú celočíselné točenie.

    Elektróny sa riadia Fermi-Diracovými štatistikami, a preto nemôžu „kondenzovať“ na najnižšej energetickej úrovni a vytvárať supratekutú elektrónovú kvapalinu. Odpudivé sily medzi elektrónmi sú do značnej miery kompenzované príťažlivými silami kladných iónov kryštálovej mriežky. V dôsledku tepelných vibrácií atómov v uzloch kryštálovej mriežky však môže medzi elektrónmi vzniknúť príťažlivá sila a tie sa potom spoja do párov. Dvojice elektrónov sa správajú ako častice s celočíselným spinom, t.j. riadiť sa štatistikami Bose-Einstein. Môžu kondenzovať a vytvárať prúd supratekutej kvapaliny elektrónových párov, ktorý tvorí supravodivý elektrický prúd. Nad najnižšou energetickou hladinou je energetická medzera, ktorú elektrónový pár nie je schopný prekonať kvôli energii interakcie s inými nábojmi, t.j. nemôže zmeniť svoj energetický stav. Preto neexistuje elektrický odpor.

    Možnosť vzniku elektrónových párov a ich supratekutosť vysvetľuje kvantová teória.

    Praktické využitie supravodivých materiálov (vo vinutiach supravodivých magnetov, v počítačových pamäťových systémoch atď.) je náročné z dôvodu ich nízkych kritických teplôt. V súčasnosti boli objavené a aktívne skúmané keramické materiály so supravodivosťou pri teplotách nad 100 K (vysokoteplotné supravodiče). Fenomén supravodivosti vysvetľuje kvantová teória.

    Závislosť odporu vodiča od teploty a tlaku sa v technike využíva na meranie teploty (odporové teplomery) a veľkých rýchlo sa meniacich tlakov (elektrické tenzometre).

    V systéme SI sa elektrický odpor vodičov meria v Ohmm a odpor sa meria v Ohmoch. Jeden ohm je odpor takého vodiča, v ktorom pri napätí 1V tečie jednosmerný prúd 1A.

    Elektrická vodivosť je veličina určená vzorcom

    . (6.27)

    V sústave SI je jednotkou vodivosti siemens. Jeden siemens (1 cm) - vodivosť časti obvodu s odporom 1 ohm.

  • 1.5. Ostrogradského-Gaussova veta pre elektrické pole vo vákuu
  • 1.6. Práca elektrického poľa pri pohybe elektrického náboja. Vektorová cirkulácia intenzity elektrického poľa
  • 1.7. Energia elektrického náboja v elektrickom poli
  • 1.8. Potenciál a potenciálny rozdiel elektrického poľa. Vzťah intenzity elektrického poľa s jeho potenciálom
  • 1.8.1. Potenciál a potenciálny rozdiel elektrického poľa
  • 1.8.2. Vzťah intenzity elektrického poľa s jeho potenciálom
  • 1.9. Ekvipotenciálne plochy
  • 1.10. Základné rovnice elektrostatiky vo vákuu
  • 1.11.2. Pole nekonečne rozšírenej, rovnomerne nabitej roviny
  • 1.11.3. Pole dvoch nekonečne rozšírených, rovnomerne nabitých rovín
  • 1.11.4. Pole nabitej guľovej plochy
  • 1.11.5. Pole objemovo nabitej gule
  • Prednáška 2. Vodiče v elektrickom poli
  • 2.1. Vodiče a ich klasifikácia
  • 2.2. Elektrostatické pole v dutine ideálneho vodiča a blízko jeho povrchu. Elektrostatická ochrana. Rozloženie nábojov v objeme vodiča a po jeho povrchu
  • 2.3. Elektrická kapacita osamelého vodiča a jej fyzikálny význam
  • 2.4. Kondenzátory a ich kapacita
  • 2.4.1. Kapacita plochého kondenzátora
  • 2.4.2. Kapacita valcového kondenzátora
  • 2.4.3. Kapacita guľového kondenzátora
  • 2.5. Kondenzátorové pripojenia
  • 2.5.1. Sériové zapojenie kondenzátorov
  • 2.5.2. Paralelné a zmiešané zapojenie kondenzátorov
  • 2.6. Klasifikácia kondenzátorov
  • Prednáška 3. Statické elektrické pole v hmote
  • 3.1. Dielektrika. Polárne a nepolárne molekuly. Dipól v homogénnych a nehomogénnych elektrických poliach
  • 3.1.1. Dipól v rovnomernom elektrickom poli
  • 3.1.2. Dipól v nehomogénnom vonkajšom elektrickom poli
  • 3.2. Voľné a viazané (polarizačné) náboje v dielektrikách. Polarizácia dielektrika. Vektor polarizácie (polarizácia)
  • 3.4. Podmienky na rozhraní medzi dvoma dielektrikami
  • 3.5. Elektrostrikcia. Piezoelektrický efekt. Feroelektrika, ich vlastnosti a aplikácie. Elektrokalorický efekt
  • 3.6. Základné rovnice elektrostatiky dielektrík
  • Prednáška 4. Energia elektrického poľa
  • 4.1. Energia interakcie elektrických nábojov
  • 4.2. Energia nabitých vodičov, dipól vo vonkajšom elektrickom poli, dielektrické teleso vo vonkajšom elektrickom poli, nabitý kondenzátor
  • 4.3. Energia elektrického poľa. Objemová hustota energie elektrického poľa
  • 4.4. Sily pôsobiace na makroskopické nabité telesá umiestnené v elektrickom poli
  • Prednáška 5. Jednosmerný elektrický prúd
  • 5.1. Konštantný elektrický prúd. Základné úkony a podmienky existencie jednosmerného prúdu
  • 5.2. Hlavné charakteristiky jednosmerného elektrického prúdu: hodnota /sila/ prúdu, hustota prúdu. Sily tretích strán
  • 5.3. Elektromotorická sila (emf), rozdiel napätia a potenciálu. ich fyzikálny význam. Vzťah medzi emf, napätím a potenciálnym rozdielom
  • Prednáška 6. Klasická elektrónová teória vodivosti kovov. Zákony DC
  • 6.1. Klasická elektronická teória elektrickej vodivosti kovov a jej experimentálne zdôvodnenia. Ohmov zákon v diferenciálnych a integrálnych formách
  • 6.3. Odporové pripojenia: sériové, paralelné, zmiešané. Posunovanie elektrických meracích prístrojov. Dodatočné odpory elektrických meracích prístrojov
  • 6.3.1. Sériové zapojenie odporov
  • 6.3.2. Paralelné zapojenie odporov
  • 6.3.3. Posunovanie elektrických meracích prístrojov. Dodatočné odpory elektrických meracích prístrojov
  • 6.4. Pravidlá (zákony) Kirchhoffa a ich aplikácia na výpočet najjednoduchších elektrických obvodov
  • 6.5. Joule-Lenzov zákon v diferenciálnych a integrálnych formách
  • Prednáška 7. Elektrický prúd vo vákuu, plyny a kvapaliny
  • 7.1. Elektrický prúd vo vákuu. Termionická emisia
  • 7.2. Sekundárna a poľná emisia
  • 7.3. Elektrický prúd v plyne. Ionizačné a rekombinačné procesy
  • 7.3.1. Nesamostatné a samovodivé plyny
  • 7.3.2. Paschenov zákon
  • 7.3.3. Druhy výbojov v plynoch
  • 7.3.3.1. žeravý výboj
  • 7.3.3.2. iskrový výboj
  • 7.3.3.3. korónový výboj
  • 7.3.3.4. oblúkový výboj
  • 7.4. Koncept plazmy. Plazmatická frekvencia. Debye dĺžka. Elektrická vodivosť plazmy
  • 7.5. elektrolytov. Elektrolýza. Zákony elektrolýzy
  • 7.6. Elektrochemické potenciály
  • 7.7. Elektrický prúd cez elektrolyty. Ohmov zákon pre elektrolyty
  • 7.7.1. Využitie elektrolýzy v technike
  • Prednáška 8. Elektróny v kryštáloch
  • 8.1. Kvantová teória elektrickej vodivosti kovov. Fermiho hladina. Prvky pásovej teórie kryštálov
  • 8.2. Fenomén supravodivosti z pohľadu Fermi-Diracovej teórie
  • 8.3. Elektrická vodivosť polovodičov. Pojem vodivosti otvoru. Vnútorné a vonkajšie polovodiče. Pojem p-n - prechod
  • 8.3.1. Vlastná vodivosť polovodičov
  • 8.3.2. Nečistotné polovodiče
  • 8.4. Elektromagnetické javy na rozhraní medzi médiami
  • 8.4.1. P-n - prechod
  • 8.4.2. Fotovodivosť polovodičov
  • 8.4.3. Luminiscencia látky
  • 8.4.4. Termoelektrické javy. Voltov zákon
  • 8.4.5. Peltierov efekt
  • 8.4.6. Seebeckov fenomén
  • 8.4.7. Thomsonov fenomén
  • Záver
  • Bibliografický zoznam Hlavný
  • Dodatočné
  • 6.2. Elektrický odpor vodičov. Zmena odporu vodičov od teploty a tlaku. Supravodivosť

    Z výrazu je zrejmé, že elektrická vodivosť vodičov a následne elektrický odpor a odpor závisia od materiálu vodiča a jeho stavu. Stav vodiča sa môže meniť v závislosti od rôznych vonkajších tlakových faktorov (mechanické namáhanie, vonkajšie sily, stlačenie, napätie atď., t. j. faktory ovplyvňujúce kryštalickú štruktúru kovových vodičov) a teploty.

    Elektrický odpor vodičov (odpor) závisí od tvaru, rozmerov, materiálu vodiča, tlaku a teploty:

    V tomto prípade je závislosť špecifického elektrického odporu vodičov a odporu vodičov od teploty, ako bola experimentálne stanovená, opísaná lineárnymi zákonmi:


    ; (6.22)


    , (6.23)

    kde  t a  o , R t a R o - rezistivita a odpor vodiča pri t = 0 o C;


    alebo

    . (6.24)

    Zo vzorca (6.23) je teplotná závislosť odporu vodičov určená vzťahmi:


    , (6.25)

    kde T je termodynamická teplota.

    G Graf závislosti odporu vodičov od teploty je na obrázku 6.2. Graf závislosti rezistivity kovov od absolútnej teploty T je na obrázku 6.3.

    S Podľa klasickej elektronickej teórie kovov v ideálnej kryštálovej mriežke (ideálny vodič) sa elektróny pohybujú bez elektrického odporu ( = 0). Z hľadiska moderných myšlienok sú príčinami, ktoré spôsobujú výskyt elektrického odporu v kovoch, cudzie nečistoty a defekty v kryštálovej mriežke, ako aj tepelný pohyb atómov kovov, ktorých amplitúda závisí od teploty.

    Mathyssenovo pravidlo hovorí, že závislosť elektrického odporu od teploty (T) je komplexná funkcia, ktorá pozostáva z dvoch nezávislých členov:


    , (6.26)

    kde  zvyšok – zvyškový odpor;

     id - ideálny rezistivita kovu, ktorá zodpovedá odporu absolútne čistého kovu a je určená iba tepelnými vibráciami atómov.

    Na základe vzorcov (6.25) by mal rezistivita ideálneho kovu smerovať k nule, keď T  0 (krivka 1 na obr. 6.3). Odpor ako funkcia teploty je však súčtom nezávislých členov  id a  zvyšok. Preto v dôsledku prítomnosti nečistôt a iných defektov v kryštálovej mriežke kovu má rezistivita  (T) tendenciu k určitej konštantnej konečnej hodnote  pokoja, keď teplota klesá (krivka 2 na obr. 6.3). Niekedy po prekročení minima mierne stúpa s ďalším poklesom teploty (krivka 3 na obr. 6.3). Hodnota zvyškového odporu závisí od prítomnosti defektov v mriežke a obsahu nečistôt a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa ich koncentráciou. Ak sa počet nečistôt a defektov v kryštálovej mriežke zníži na minimum, potom zostáva ešte jeden faktor, ktorý ovplyvňuje elektrickú rezistivitu kovov - tepelné kmitanie atómov, ktoré sa podľa kvantovej mechaniky nezastaví ani pri absolútnom nulová teplota. V dôsledku týchto vibrácií prestáva byť mriežka ideálna a v priestore vznikajú premenlivé sily, ktorých pôsobenie vedie k rozptylu elektrónov, t.j. vznik odporu.

    Následne sa zistilo, že odolnosť niektorých kovov (Al, Pb, Zn atď.) a ich zliatin pri nízkych teplotách T (0,1420 K), nazývaných kritická, charakteristická pre každú látku, prudko klesá na nulu, t.j. . kov sa stáva absolútnym vodičom. Prvýkrát tento jav, nazývaný supravodivosť, objavil v roku 1911 G. Kamerling-Onnes pre ortuť. Zistilo sa, že pri T = 4,2 K ortuť zjavne úplne stráca svoju odolnosť voči elektrickému prúdu. Pokles odporu nastáva veľmi prudko v rozmedzí niekoľkých stotín stupňa. Následne bola strata odolnosti pozorovaná u iných čistých látok a mnohých zliatin. Teploty prechodu do supravodivého stavu sa líšia, ale sú vždy veľmi nízke.

    Po vybudení elektrického prúdu v prstenci supravodivého materiálu (napríklad pomocou elektromagnetickej indukcie) je možné pozorovať, že jeho sila neklesá niekoľko rokov. To umožňuje nájsť hornú hranicu rezistivity supravodičov (menej ako 10 -25 Ohmm), ktorá je oveľa nižšia ako rezistivita medi pri nízkej teplote (10 -12 Ohmm). Preto sa predpokladá, že elektrický odpor supravodičov je nulový. Odpor pred prechodom do supravodivého stavu je veľmi odlišný. Mnohé zo supravodičov pri izbovej teplote majú pomerne vysoký odpor. Prechod do supravodivého stavu je vždy veľmi prudký. V čistých monokryštáloch zaberá teplotný rozsah menší ako jedna tisícina stupňa.

    S hliník, kadmium, zinok, indium, gálium majú medzi čistými látkami supravodivosť. V procese výskumu sa ukázalo, že štruktúra kryštálovej mriežky, homogenita a čistota materiálu majú významný vplyv na charakter prechodu do supravodivého stavu. Vidno to napríklad na obrázku 6.4, na ktorom sú znázornené experimentálne krivky prechodu do supravodivého stavu cínu rôznej čistoty (krivka 1 - monokryštalický cín; 2 - polykryštalický cín; 3 - polykryštalický cín s nečistotami) .

    V roku 1914 K. Onnes zistil, že supravodivý stav je zničený magnetickým poľom, keď magnetická indukcia B presahuje určitú kritickú hodnotu. Kritická hodnota indukcie závisí od materiálu supravodiča a teploty. Kritické pole, ktoré ničí supravodivosť, môže byť vytvorené aj samotným supravodivým prúdom. Preto existuje kritický prúd, pri ktorom je supravodivosť zničená.

    V roku 1933 Meissner a Oksenfeld zistili, že vo vnútri supravodivého telesa nie je žiadne magnetické pole. Pri ochladzovaní supravodiča vo vonkajšom konštantnom magnetickom poli sa v okamihu prechodu do supravodivého stavu magnetické pole úplne vytlačí zo svojho objemu. To odlišuje supravodič od ideálneho vodiča, v ktorom pri poklese odporu na nulu musí zostať indukcia magnetického poľa v objeme nezmenená. Jav vytesnenia magnetického poľa z objemu vodiča sa nazýva Meissnerov jav. Meissnerov jav a absencia elektrického odporu sú najdôležitejšie vlastnosti supravodiča.

    Neprítomnosť magnetického poľa v objeme vodiča nám umožňuje zo všeobecných zákonov magnetického poľa vyvodiť záver, že v ňom existuje iba povrchový prúd. Je fyzicky skutočný, a preto zaberá nejakú tenkú vrstvu blízko povrchu. Magnetické pole prúdu ničí vonkajšie magnetické pole vo vnútri vodiča. V tomto ohľade sa supravodič správa formálne ako ideálny diamagnet. Nie je to však diamagnet, pretože vo vnútri je jeho magnetizácia (vektor magnetizácie) rovná nule.

    Čisté látky, v ktorých sa pozoruje fenomén supravodivosti, nie sú početné. Supravodivosť sa častejšie pozoruje v zliatinách. U čistých látok prebieha len Meissnerov efekt, zatiaľ čo u zliatin nie je magnetické pole úplne vytlačené z objemu (pozoruje sa čiastočný Meissnerov efekt).

    Látky, pri ktorých sa pozoruje úplný Meissnerov jav, sa nazývajú supravodiče prvého druhu a čiastkové sa nazývajú supravodiče druhého druhu.

    Supravodiče druhého druhu v objeme majú kruhové prúdy, ktoré vytvárajú magnetické pole, ktoré však nevypĺňa celý objem, ale je v ňom rozložené vo forme samostatných závitov. Pokiaľ ide o odpor, je rovný nule, ako v prípade supravodičov prvého druhu.

    Supravodivosť je svojou fyzikálnou povahou supratekutou kvapalinou pozostávajúcou z elektrónov. K supratekutosti dochádza v dôsledku ukončenia výmeny energie medzi supratekutou zložkou kvapaliny a jej ostatnými časťami, v dôsledku čoho zaniká trenie. V tomto prípade je podstatná možnosť „kondenzácie“ molekúl kvapaliny na najnižšej energetickej úrovni, oddelených od ostatných úrovní dosť širokou energetickou medzerou, ktorú interakčné sily nedokážu prekonať. To je dôvod na vypnutie interakcie. Pre možnosť nájdenia mnohých častíc na najnižšej úrovni je potrebné, aby sa podriadili Bose-Einsteinovej štatistike, t.j. majú celočíselné točenie.

    Elektróny sa riadia Fermi-Diracovými štatistikami, a preto nemôžu „kondenzovať“ na najnižšej energetickej úrovni a vytvárať supratekutú elektrónovú kvapalinu. Odpudivé sily medzi elektrónmi sú do značnej miery kompenzované príťažlivými silami kladných iónov kryštálovej mriežky. V dôsledku tepelných vibrácií atómov v uzloch kryštálovej mriežky však môže medzi elektrónmi vzniknúť príťažlivá sila a tie sa potom spoja do párov. Dvojice elektrónov sa správajú ako častice s celočíselným spinom, t.j. riadiť sa štatistikami Bose-Einstein. Môžu kondenzovať a vytvárať prúd supratekutej kvapaliny elektrónových párov, ktorý tvorí supravodivý elektrický prúd. Nad najnižšou energetickou hladinou je energetická medzera, ktorú elektrónový pár nie je schopný prekonať kvôli energii interakcie s inými nábojmi, t.j. nemôže zmeniť svoj energetický stav. Preto neexistuje elektrický odpor.

    Možnosť vzniku elektrónových párov a ich supratekutosť vysvetľuje kvantová teória.

    Praktické využitie supravodivých materiálov (vo vinutiach supravodivých magnetov, v počítačových pamäťových systémoch atď.) je náročné z dôvodu ich nízkych kritických teplôt. V súčasnosti boli objavené a aktívne skúmané keramické materiály so supravodivosťou pri teplotách nad 100 K (vysokoteplotné supravodiče). Fenomén supravodivosti vysvetľuje kvantová teória.

    Závislosť odporu vodiča od teploty a tlaku sa v technike využíva na meranie teploty (odporové teplomery) a veľkých rýchlo sa meniacich tlakov (elektrické tenzometre).

    V systéme SI sa elektrický odpor vodičov meria v Ohmm a odpor sa meria v Ohmoch. Jeden ohm je odpor takého vodiča, v ktorom pri napätí 1V tečie jednosmerný prúd 1A.

    Elektrická vodivosť je veličina určená vzorcom


    . (6.27)

    V sústave SI je jednotkou vodivosti siemens. Jeden siemens (1 cm) - vodivosť časti obvodu s odporom 1 ohm.

    Pri zahrievaní sa zvyšuje v dôsledku zvyšovania rýchlosti pohybu atómov v materiáli vodiča so zvyšujúcou sa teplotou. Špecifický odpor elektrolytov a uhlia sa naopak pri zahrievaní znižuje, pretože tieto materiály okrem zvýšenia rýchlosti pohybu atómov a molekúl zvyšujú počet voľných elektrónov a iónov na jednotku objemu.

    Niektoré zliatiny, ktoré majú viac ako ich základné kovy, takmer nemenia odpor zahrievaním (konštantán, manganín atď.). Je to spôsobené nepravidelnou štruktúrou zliatin a krátkym stredným voľným časom elektrónov.

    Nazýva sa hodnota znázorňujúca relatívny nárast odporu pri zahriatí materiálu o 1 ° (alebo pokles pri ochladení o 1 °).

    Ak je teplotný koeficient označený α, odpor pri \u003d 20 o až ρ o, potom keď sa materiál zahreje na teplotu t1, jeho rezistivita p1 \u003d ρ o + αρ o (t1 - až) \u003d ρ o (1 + (α (t1 -to))

    a teda R1 = Ro (1 + (α (t1 - to))

    Teplotný koeficient a pre meď, hliník, volfrám je 0,004 1/deg. Preto pri zahriatí o 100 ° sa ich odpor zvýši o 40%. Pre železo α = 0,006 1/deg, pre mosadz α = 0,002 1/deg, pre fechral α = 0,0001 1/deg, pre nichróm α = 0,0002 1/deg, pre konštantán α = 0,00001 pre 0,00001 mangánu 0,00 α. 1/st. Uhlie a elektrolyty majú negatívny teplotný koeficient odporu. Teplotný koeficient pre väčšinu elektrolytov je približne 0,02 1/deg.

    Využíva sa vlastnosť vodičov meniť svoj odpor v závislosti od teploty odporové teplomery. Meraním odporu sa výpočtom určí teplota okolia.Na výrobu bočníkov a prídavných odporov k meracím prístrojom sa používajú konštantan, manganín a iné zliatiny s veľmi malým teplotným koeficientom odporu.

    Príklad 1. Ako sa zmení odpor Ro železného drôtu, keď sa zahreje na 520 °? Teplotný koeficient a železa je 0,006 1/st. Podľa vzorca R1 \u003d Ro + Ro α (t1 - do) \u003d Ro + Ro 0,006 (520 - 20) \u003d 4Ro, to znamená, že odpor železného drôtu pri zahriatí o 520 ° sa zvýši o 4 krát.

    Príklad 2. Hliníkové drôty pri teplote -20 ° majú odpor 5 ohmov. Je potrebné určiť ich odolnosť pri teplote 30 °.

    R2 = R1 - aR1 (t2 - t1) \u003d 5 + 0,004 x 5 (30 - (-20)) \u003d 6 ohmov.

    Na meranie teplôt sa využíva vlastnosť materiálov meniť svoj elektrický odpor pri zahrievaní alebo ochladzovaní. takže, tepelná odolnosť, čo sú drôty z platiny alebo čistého niklu, zatavené do kremeňa, slúžia na meranie teplôt od -200 do + 600 °. Na presné určenie teplôt v užších rozsahoch sa používajú polovodičové tepelné odpory s veľkým negatívnym koeficientom.

    Polovodičové tepelné odpory používané na meranie teplôt sa nazývajú termistory.

    Termistory majú vysoký záporný teplotný koeficient odporu, to znamená, že pri zahrievaní sa ich odpor znižuje. sú vyrobené z oxidových (oxidovaných) polovodičových materiálov, pozostávajúcich zo zmesi dvoch alebo troch oxidov kovov. Najbežnejšie sú medeno-mangánové a kobalt-mangánové termistory. Posledne menované sú citlivejšie na teplotu.

    Keď už hovoríme o Ohmovom zákone (§ 1.7), zdôraznili sme požiadavku na nemennosť takých fyzikálnych podmienok, ako je teplota a tlak. Faktom je, že odpor vodičov zvyčajne závisí od teploty:

    Odolnosť kovových drôtov sa zvyšuje s teplom.

    U medených drôtov každé zvýšenie teploty o 2,5 °C spôsobí zvýšenie odporu približne o 1 % (stotina ich pôvodného odporu) alebo zvýšenie odporu o 0,4 % pri každom zvýšení teploty o 1 °C. Hodnoty merného odporu, ktoré boli uvedené vyššie, zodpovedajú teplote 20 °C.

    Nech je napríklad potrebné určiť merný odpor medi pri teplote 45 °.

    Vieme, že pri 20 °C to bolo 0,0178 Ohm na 1 m dĺžky s prierezom 1 mm2. Vieme, že každých 2,5 ° sa zvýši o 1 %, t.j

    Nová teplota presahuje 20°C o 25°C.

    To znamená, že požadovaný odpor je o 10 % väčší ako 0,0178: odpor pri 45 ° je ohm na 1 m s prierezom 1 mm2.

    Závislosť odporu od teploty sa často používa na určenie teploty medených drôtov v elektrických strojoch.

    Rovnaká závislosť odporu od teploty sa používa aj pre zariadenie elektrických teplomerov, a to na základe merania odporu kúska drôtu (často navinutého do špirály) umiestneného v miestnosti, ktorej teplotu chceme určiť.

    S týmto meraním teploty je ľahké sústrediť na jedno miesto pozorovanie teploty rôznych častí miestnosti (napríklad v chladničkách) alebo rôznych častí priemyselných inštalácií.

    V tomto prípade môžete použiť jediné ukazovacie meracie zariadenie posunutím prepínača do rôznych polôh: pri každej novej polohe sa na meranie zapnú drôtené špirály umiestnené napríklad na rôznych poschodiach chladničky.

    Príklad 2. Odpor vinutia elektrického stroja pri 20 °C bol 60 ohmov. Po hodine prevádzky stroja sa odpor vinutia zvýšil na 69,6 ohmov. Určte, aké horúce je vinutie, ak s každým zvýšením teploty o 10 ° C sa odpor zvýši o 4%. ,

    Najprv hľadáme, o koľko percent sa odpor zvýšil:

    Teraz môžeme ľahko zistiť, že teplota sa zvýšila o 40 °C, t.j. rovnala sa 20 + 40 = 60 °C.

    Prirodzene, teraz by mala vyvstať otázka: mení sa odpor elektrických lámp, keď sa v nich vlákno zahrieva? Odpoveď: Áno, samozrejme, odpor vlákna studenej žiarovky je menší ako odpor v prevádzkovom stave. Na to odkazuje naša poznámka v § 1.7.

    Poznamenávame len, že veľmi často sa nelinearita charakteristiky vysvetľuje čisto elektrickými javmi. To je prípad varistora, ktorého charakteristika je znázornená na obr. 1.14.

    V mnohých meracích prístrojoch a v špeciálnych zariadeniach sa často vyžaduje, aby sa ich odpor nemenil s teplotou. Pre takéto výrobky boli vyvinuté zliatiny, ktorých odolnosť je prakticky nezávislá od teploty.

    Z týchto zliatin sa najčastejšie používa manganín a konštantán.

    Mnoho vodičov výrazne mení svoj odpor, keď sú natiahnuté alebo stlačené. Táto vlastnosť vodičov našla aj dôležité technické uplatnenie: v súčasnosti sa zmena elektrického odporu špeciálne vyrábaných prvkov často používa na posúdenie tlakov a malých posunov, ktoré vznikajú napríklad pri zaťažení nosníkov, koľajníc, častí strojov, atď. atď.

    Častice vodičov (molekuly, atómy, ióny), ktoré sa nezúčastňujú na tvorbe prúdu, sú v tepelnom pohybe a častice, ktoré tvoria prúd, sú súčasne v tepelnom a smerovom pohybe pod vplyvom elektrického poľa. V dôsledku toho dochádza k početným zrážkam medzi časticami, ktoré tvoria prúd, a časticami, ktoré sa nezúčastňujú na jeho tvorbe, v ktorých prvé dávajú časť energie nimi prenášaného zdroja prúdu tým druhým. Čím viac zrážok, tým nižšia je rýchlosť usporiadaného pohybu častíc, ktoré tvoria prúd. Ako je vidieť zo vzorca I = enνS zníženie rýchlosti vedie k zníženiu sily prúdu. Skalárna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosť vodiča znižovať prúdovú silu, sa nazýva odpor vodiča. Zo vzorca Ohmovho zákona odporu Ohm - odpor vodiča, v ktorom sa prúd získava silou 1a pri napätí na koncoch vodiča v 1 v.

    Odpor vodiča závisí od jeho dĺžky l, prierezu S a materiálu, ktorý sa vyznačuje rezistivitou Čím je vodič dlhší, tým viac za jednotku času dochádza k zrážkam častíc tvoriacich prúd s časticami, ktoré sa nezúčastňujú na jeho vzniku, a preto je odpor vodiča väčší. Čím menší je prierez vodiča, tým je prúdenie častíc, ktoré tvoria prúd, hustejšie a tým častejšie dochádza k ich zrážke s časticami, ktoré sa nezúčastňujú na jeho vzniku, a preto je odpor vodiča väčší.

    Pri pôsobení elektrického poľa sa častice, ktoré tvoria prúd, pohybujú zrýchlenou rýchlosťou medzi zrážkami, čím sa zvyšuje ich kinetická energia v dôsledku energie poľa. Pri zrážke s časticami, ktoré netvoria prúd, im odovzdávajú časť svojej kinetickej energie. V dôsledku toho sa vnútorná energia vodiča zvyšuje, čo sa navonok prejavuje jeho zahrievaním. Zvážte, či sa odpor vodiča pri zahrievaní mení.


    V elektrickom obvode je cievka z oceľového drôtu (struna, obr. 81, a). Po uzavretí okruhu začneme ohrievať drôt. Čím viac ho zahrievame, tým menší prúd ukazuje ampérmeter. Jeho pokles pochádza zo skutočnosti, že pri zahrievaní kovov sa zvyšuje ich odpor. Takže odpor vlasu žiarovky, keď nesvieti, je približne 20 ohmov, a keď horí (2900 °C) - 260 ohmov. Pri zahrievaní kovu sa zvyšuje tepelný pohyb elektrónov a rýchlosť oscilácie iónov v kryštálovej mriežke, v dôsledku čoho sa zvyšuje počet zrážok elektrónov, ktoré tvoria prúd s iónmi. To spôsobí zvýšenie odporu vodiča *. V kovoch sú nevoľné elektróny veľmi silne viazané na ióny, preto sa pri zahrievaní kovov počet voľných elektrónov prakticky nemení.

    * (Na základe elektronickej teórie nie je možné odvodiť presný zákon závislosti odporu od teploty. Takýto zákon stanovuje kvantová teória, v ktorej sa elektrón považuje za časticu s vlnovými vlastnosťami a pohyb vodivostného elektrónu kovom sa považuje za proces šírenia elektrónových vĺn, ktorých dĺžka je určená vzťah de Broglie.)

    Experimenty ukazujú, že pri zmene teploty vodičov z rôznych látok o rovnaký počet stupňov sa ich odpor mení nerovnomerne. Napríklad, ak medený vodič mal odpor 1 ohm, potom po zahriatí 1°С bude sa brániť 1,004 ohm a volfrám - 1,005 ohm. Na charakterizáciu závislosti odporu vodiča od jeho teploty bola zavedená veličina nazývaná teplotný koeficient odporu. Skalárna hodnota meraná zmenou odporu vodiča 1 ohm, meraného pri 0 ° C, zo zmeny jeho teploty o 1 ° C, sa nazýva teplotný koeficient odporu α.. Takže pre volfrám sa tento koeficient rovná 0,005 stupňa -1, pre meď - 0,004 deg-1. Teplotný koeficient odporu závisí od teploty. Pre kovy sa s teplotou mení málo. Pri malom teplotnom rozsahu sa považuje za konštantný pre daný materiál.

    Odvoďme vzorec, ktorým sa vypočíta odpor vodiča s prihliadnutím na jeho teplotu. Predpokladajme, že R0- odpor vodiča pri 0 °C, pri zahriatí na 1°С zvýši sa o αR 0 a pri zahriatí na - zapnuté aRt° a stáva sa R = R° + aR°t°, alebo

    Závislosť odporu kovov od teploty sa berie do úvahy napríklad pri výrobe špirál pre elektrické ohrievače, svietidlá: z ich odporu v zahriatom stave sa vypočíta dĺžka špirálového drôtu a prípustná sila prúdu. Závislosť odporu kovov od teploty sa využíva v odporových teplomeroch, ktoré sa používajú na meranie teploty tepelných motorov, plynových turbín, kovu vo vysokých peciach a pod.Tento teplomer pozostáva z tenkej platinovej (niklovej, železnej) špirálovo vinutej na porcelánovom ráme a vložené do ochranného puzdra. Jeho konce sú zapojené do elektrického obvodu s ampérmetrom, ktorého stupnica je odstupňovaná v stupňoch teploty. Keď sa cievka zahreje, prúd v obvode sa zníži, čo spôsobí pohyb ručičky ampérmetra, čo indikuje teplotu.

    Prevrátená hodnota odporu daného úseku, obvodu, sa nazýva elektrická vodivosť vodiča(elektrická vodivosť). Elektrická vodivosť vodiča Čím väčšia je vodivosť vodiča, tým menší je jeho odpor a tým lepšie vedie prúd. Názov jednotky elektrickej vodivosti Vodivosť odporu vodiča 1 ohm volal Siemens.

    S klesajúcou teplotou klesá odolnosť kovov. Existujú však kovy a zliatiny, ktorých odpor pri nízkej teplote určenej pre každý kov a zliatinu prudko klesá a stáva sa mizivo malým - prakticky sa rovná nule (obr. 81, b). Prichádza supravodivosť- vodič nemá prakticky žiadny odpor a raz v ňom vybudený prúd existuje dlhú dobu, zatiaľ čo vodič má teplotu supravodivosti (v jednom z experimentov bol prúd pozorovaný viac ako rok). Keď prúd prechádza cez supravodič s hustotou 1200 a/mm2 nebolo pozorované žiadne uvoľňovanie tepla. Jednomocné kovy, ktoré sú najlepšími vodičmi prúdu, neprechádzajú do supravodivého stavu až do extrémne nízkych teplôt, pri ktorých sa experimenty robili. Napríklad v týchto experimentoch bola meď ochladená na 0,0156 °K, zlato - predtým 0,0204 °K. Ak by bolo možné získať zliatiny so supravodivosťou pri bežných teplotách, potom by to malo veľký význam pre elektrotechniku.

    Podľa moderných koncepcií je hlavnou príčinou supravodivosti tvorba viazaných elektrónových párov. Pri teplote supravodivosti začnú medzi voľnými elektrónmi pôsobiť výmenné sily, ktoré spôsobia, že elektróny vytvoria viazané elektrónové páry. Takýto elektrónový plyn viazaných elektrónových párov má iné vlastnosti ako bežný elektrónový plyn – pohybuje sa v supravodiči bez trenia po uzloch kryštálovej mriežky.

    Úloha 24. Na výrobu špirál elektrických varných platní dostala dielňa zvitok nichrómového drôtu, na štítku ktorého bolo napísané: „Hmotnosť 8,2 kg, priemer Λ 0,5 mm Určte, koľko špirál môže byť vyrobených z tohto drôtu, ak by odpor špirály, ktorá nie je súčasťou siete, mal byť 22 ohmov. Hustota nichrómu 8200 kg/m3.

    Odtiaľ Kde S = pr2; S \u003d 3,14 * 0,0625 mm 2 ≈ 2 * 10 -7 m 2.

    Hmotnosť drôtu m = ρ 1 V, alebo m = p 1 1S, teda

    odpoveď: n = 1250 špirál.

    Úloha 25. Pri teplote 20 °C má volfrámové vlákno žiarovky odpor 30 ohmov; pri pripojení k jednosmernej sieti s napätím 220 palcov prúd tečie v špirále 0,6 a. Určite teplotu vlákna vlákna žiarovky a intenzitu stacionárneho elektrického poľa vo vlákne žiarovky, ak je jeho dĺžka 550 mm.



    Odpor špirály, keď svieti lampa, je určený zo vzorca Ohmovho zákona pre časť obvodu:

    Potom

    Stacionárna intenzita poľa vo vlákne žiarovky

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

    Každá látka má svoj vlastný odpor. Okrem toho bude odpor závisieť od teploty vodiča. Overíme si to vykonaním nasledujúceho experimentu.

    Prejdeme prúd cez oceľovú špirálu. V obvode so špirálou zapájame do série ampérmeter. Ukáže nejakú hodnotu. Teraz budeme špirálu zahrievať v plameni plynového horáka. Hodnota prúdu, ktorý bude ukazovať ampérmeter, sa zníži. To znamená, že sila prúdu bude závisieť od teploty vodiča.

    Zmena odporu s teplotou

    Nech je pri teplote 0 stupňov odpor vodiča R0 a pri teplote t odpor R, potom bude relatívna zmena odporu priamo úmerná zmene teploty t:

    • (R-RO)/R=a*t.

    V tomto vzorci je a koeficient úmernosti, ktorý sa tiež nazýva teplotný koeficient. Charakterizuje závislosť odporu látky od teploty.

    Teplotný koeficient odporučíselne sa rovná relatívnej zmene odporu vodiča pri jeho zahriatí o 1 Kelvin.

    Teplotný koeficient pre všetky kovy Nad nulou. So zmenami teploty sa mierne zmení. Preto, ak je zmena teploty malá, potom sa teplotný koeficient môže považovať za konštantný a rovný priemernej hodnote z tohto teplotného rozsahu.

    Roztoky elektrolytov s rastúcou teplotou, odpor klesá. To znamená, že pre nich bude teplotný koeficient menej ako nula.

    Odpor vodiča závisí od rezistivity vodiča a od rozmerov vodiča. Keďže sa rozmery vodiča pri zahrievaní mierne menia, hlavnou zložkou zmeny odporu vodiča je rezistivita.

    Závislosť odporu vodiča od teploty

    Skúsme nájsť závislosť odporu vodiča od teploty.

    Vo vzorci získanom nad hodnotami odporu nahraďte R=p*l/S R0=p0*l/S.

    Dostaneme nasledujúci vzorec:

    • p=p0(1+a*t).

    Táto závislosť je znázornená na nasledujúcom obrázku.

    Pokúsme sa zistiť, prečo sa odpor zvyšuje

    Keď zvýšime teplotu, zväčší sa amplitúda oscilácií iónov v uzloch kryštálovej mriežky. V dôsledku toho sa s nimi budú častejšie zrážať voľné elektróny. Pri kolízii stratia smer pohybu. Preto sa prúd zníži.

    Zamestnanci sa často bránia zmenám bez zjavného dôvodu. Odpor voči zmene je postoj alebo správanie, ktoré demonštruje neochotu urobiť alebo podporiť zmenu. V prvom rade zmeny ovplyvňujú postoje každého pracovníka a spôsobujú určité reakcie na zmenu súvisiace s postojom. Jedným z typov psychologických ochranných mechanizmov sú stereotypy, bráni správnemu vnímaniu inovácií. Formy týchto stereotypov sú také, že svojim nositeľom môžu poskytnúť nezraniteľnosť zo strany verejnej mienky:

    "už to máme":

    "nedokážeme to":

    "Toto nerieši naše hlavné problémy."

    "to chce trochu práce":

    "nie je tu všetko rovnaké":

    "Existujú ďalšie návrhy

    Skupina sa snaží bez ohľadu na prebiehajúce zmeny udržať postoje a hodnotenia akýmkoľvek spôsobom nedotknuté. Preto každý vonkajší vplyv vyvoláva reakciu v skupine. Táto vlastnosť organizácií sa nazýva homeostáza.

    Tu je niekoľko ďalších typických fráz:

    „trpezlivosť a práca zomelie všetko“ (odmietnutie zmeny);

    „začnime nový život v pondelok“ (odklad „na neskôr“);

    „nehrať sa v krabici“ (neistota);

    „nový výkrik prelomil paralýzu“ (nedostatočná implementácia);

    „Čím viac míňame na farbu, tým menej veríme v rozprávky“ (stra

    neefektívnosť štítkov);

    „Čo šéf nevie, tým netrpí“ (sabotáž);

    "Vráťme sa k skutočnej práci" (odbočka).

    Typy odporu voči organizačným zmenám. Aby sme pochopili dôvody, prečo ľudia ťažko prijímajú zmeny, je potrebné preskúmať typy odporu voči zmenám v organizácii.

    Odpor zamestnancov voči zmenám v organizácii môže byť vo forme logických racionálnych námietok, psychologických emocionálnych postojov, sociologických faktorov a skupinových záujmov.

    Logický odpor- znamená nesúhlas zamestnancov s faktami, racionálnymi argumentmi, logikou. Vzniká na základe reálneho času a úsilia potrebného na prispôsobenie sa zmenám, vrátane rozvoja nových pracovných povinností. To sú skutočné náklady, ktoré znášajú zamestnanci, aj keď z dlhodobého hľadiska hovoríme o zmenách, ktoré sú pre nich priaznivé, čiže manažment ich potrebuje tak či onak kompenzovať.

    Psychická odolnosť- zvyčajne založené na emóciách, pocitoch a postojoch. Je vnútorne „logický“ z hľadiska postojov pracovníka A jeho pocity zo zmeny. Zamestnanci sa môžu báť neznámeho, nedôverovať manažérom, cítiť sa ohrození svojou bezpečnosťou. Aj keď manažér považuje takéto pocity za neopodstatnené, sú veľmi reálne, čo znamená, že ich musí brať do úvahy.

    Sociologický odpor- výsledok výzvy, ktorá sa mení na skupinové záujmy, normy, hodnoty. Keďže verejné záujmy (politické koalície, hodnoty odborov a rôznych komunít) sú veľmi významným faktorom vonkajšieho prostredia, manažment musí starostlivo zvážiť postoj rôznych koalícií a skupín k zmene. Na úrovni malých skupín zmena ohrozuje hodnotu priateľstva a postavenie členov tímu.

    Uskutočnenie zmien znamená, že manažment je pripravený prekonať všetky tri typy odporu, najmä preto, že jeho psychologické a sociologické formy nie sú niečím iracionálnym a nelogickým, ale naopak zodpovedajú logike rôznych hodnotových systémov. V špecifických pracovných situáciách je pravdepodobnejšia mierna podpora zmeny alebo opozícia.

    Úlohou manažmentu je vytvárať prostredie dôvery v návrhy manažmentu, ktoré zabezpečuje pozitívne vnímanie väčšiny zmien zamestnancami a pocit bezpečia. V opačnom prípade je manažment nútený využívať autority, ktorých príliš časté používanie je spojené s ich „vyčerpaním“.

    Hrozba zmeny môže byť skutočná alebo domnelá, priama alebo nepriama, významná alebo bezvýznamná. Bez ohľadu na povahu zmeny sa pracovníci snažia chrániť sa pred jej účinkami prostredníctvom sťažností, pasívneho odporu, ktorý môže prerásť do neoprávnenej absencie, sabotáže a zníženej intenzity práce.

    Príčiny odpor môže byť ohrozením potrieb zamestnancov v oblasti bezpečnosti, sociálnych vzťahov, postavenia, kompetencií alebo sebaúcty.

    Tri hlavné dôvody odporu voči zmenám zo strany personálu:

    1) neistota – nastáva vtedy, keď nie je dostatok informácií o dôsledkoch zmien;

    2) pocit straty – vzniká z presvedčenia, že inovácie znižujú rozhodovacie právomoci, formálnu alebo neformálnu moc, prístup k informáciám;

    3) presvedčenie, že zmeny neprinesú očakávané výsledky.

    Hlavným dôvodom odporu voči zmenám sú psychologické náklady s tým spojené. Zmenám sa môžu brániť tak vrcholní manažéri spoločnosti, ako aj línioví manažéri, no postupne, ako budú vnímané nové benefity, môže tento odpor vyjsť naprázdno. Samozrejme, nie všetky zmeny narážajú na odpor pracovníkov, niektoré sú vopred vnímané ako žiaduce; iné zmeny môžu byť také nepatrné a nepostrehnuteľné, že bude existovať veľmi malý odpor, ak vôbec nejaký bude. Manažéri si musia uvedomiť, že postoj k zmenám je určený predovšetkým tým, ako šikovne manažéri organizácie minimalizovali nevyhnutný odpor.

    Zmeny a z nich prameniaci pocit ohrozenia môžu vyvolať efekt reťazovej reakcie, t.j. situácia, keď zmena, priamo súvisiaca s jednotlivcom alebo úzkou skupinou ľudí, vedie k priamej alebo nepriamej reakcii mnohých vzhľadom na to, že všetci majú záujem o ten či onen vývoj udalostí.

    Dôvody odporu voči zmenám sú zvyčajne:

    Zamestnanci pociťujú nepohodlie spôsobené samotnou prírodou

    zmeny, keď zamestnanci prejavia neistotu o správnosti

    prijaté technické riešenia sú vnímané negatívne

    výsledná neistota;

    Strach z neznámeho, ohrozenie bezpečnosti ich práce;

    Metódy vykonávania zmien, keď sú zamestnanci nespokojní

    Pocit nespravodlivosti medzi zamestnancami spôsobený skutočnosťou, že niekto iný má prospech zo zmien, ktoré robia;

    Pocit, že zmena povedie k osobným stratám, t.j. menší stupeň uspokojenia akejkoľvek potreby. Pracovníci sa tak môžu rozhodnúť, že inovácie v technológiách, vysoká úroveň automatizácie povedú k prepúšťaniu alebo narušeniu sociálnych vzťahov, znížia ich rozhodovaciu právomoc, formálnu a neformálnu právomoc, prístup k informáciám, autonómiu a atraktivitu pridelenej práce. ich.

    Presvedčenie, že zmena nie je pre organizáciu potrebná ani žiaduca. Manažér sa teda môže rozhodnúť, že navrhovaný systém automatizovaného riadenia informácií je pre používateľov príliš zložitý alebo že bude produkovať nesprávny typ informácií; môže rozhodnúť aj o tom, že problém sa týka nielen jeho funkčnej oblasti, ale aj inej - tak nech urobia zmeny v tej jednotke.

    Po začatí implementácie plánovaných zmien v práci tímu musí vedúci najprv určiť, či spôsobia odpor, aký druh odporu to bude a ako zmeniť svoju líniu správania, aby ho prekonal alebo odstránil. Prax ukazuje, že najčastejšie sa odpor zamestnancov voči inováciám vyskytuje v prípadoch, keď:

    1) ľuďom nie je vysvetlený účel zmeny. Tajomstvo a nejednoznačnosť vždy plodia neistotu a úzkosť. Strach z neznámeho môže spôsobiť, že zamestnanci budú voči novému nepriateľskí, nie menej ako podstata tohto nového. Vo všeobecnosti sa ľudia bránia všeobecným reformám oveľa viac ako častým zmenám v spôsobe práce;

    2) samotní zamestnanci sa na plánovaní týchto zmien nepodieľali. Ľudia majú tendenciu podporovať akékoľvek reformy, ak sa podieľali na ich príprave – napokon, každý je pripravený riadiť sa vlastnými odporúčaniami;

    3) reformy sú motivované osobnými dôvodmi. Manažér, ktorý požiada zamestnanca o pomoc pri spracovaní dokumentov, si môže byť istý, že ostatní budú mať okamžite otázky, čo tento zamestnanec získa a prečo je potrebné mu pomôcť. Solidarita je úžasná vlastnosť, ale len málokto sa dokáže kvôli tomuto pocitu niečoho osobne vzdať a súhlasiť s inováciami. Ľudia sa musia uistiť, že to skutočne pomôže vyriešiť problém, dosiahnuť želaný cieľ a prinesie im úžitok;

    4) ignorujú sa tradície tímu a ich obvyklý štýl, spôsob práce. Mnoho ďalších formálnych a neformálnych skupín bude tvrdohlavo odolávať inováciám, ktoré ohrozujú ich známe vzťahy;

    5) podriadeným sa zdá, že pri príprave reforiem došlo k chybe. Tento pocit je obzvlášť zvýšený, ak ľudia majú podozrenie, že hrozí zníženie platu, degradácia alebo strata priazne vodcu;

    6) reštrukturalizácia ohrozuje podriadených prudkým nárastom množstva práce. Podobná hrozba vzniká, ak sa vodca neobťažoval naplánovať zmenu dostatočne dopredu;

    7) Ľuďom sa zdá, že aj tak je všetko v poriadku („Netreba vystrčiť“, „Prečo si vystavovať krk úderom“, „Nikdy sme nič nerobili tak dobre“, „Iniciatíva je trestuhodná“ atď. );

    8) iniciátor reforiem nie je rešpektovaný, nemá žiadnu právomoc. Žiaľ, antipatia voči autorovi projektu sa nevedome prenáša aj do jeho návrhov, bez ohľadu na ich skutočnú hodnotu;

    9) pri plánovaní reforiem tím nevidí konečný výsledok (čo to tímu dá?);

    10) zamestnanec nevie, aký bude jeho osobný prospech;

    11) podriadený necíti dôveru, presvedčenie vedúceho;

    12) reformy sa navrhujú a realizujú kategorickým spôsobom s použitím administratívnych metód;

    13) inovácie môžu viesť k prepúšťaniu;

    14) ľudia veria, že zmeny môžu viesť k porušovaniu princípu sociálnej spravodlivosti;

    15) v tíme nevedia, čo to bude stáť (náklady, úsilie);

    16) reforma neprináša rýchle výsledky;

    17) reformy prinesú výhody úzkemu okruhu ľudí;

    18) o pokroku reformy sa v tíme len zriedka diskutuje;

    19) v tíme nie je prostredie dôvery;

    20) pod rúškom reformy vlastne navrhujú to staré, čo sa neospravedlnilo;

    21) v tíme sú silné skupiny ľudí, ktorým vyhovuje stará, súčasná situácia (skupinový egoizmus);

    22) sú známe neúspešné príklady takejto reformy;

    23) neformálny vedúci tímu je proti zmene.

    Je potrebné povedať o prednostiach odporu voči zmenám. V určitých situáciách to vedie k tomu, že manažment ešte raz dôkladne analyzuje navrhované plány a posudzuje ich primeranosť reálnemu stavu. Pracovníci konajú ako súčasť systému na kontrolu reality plánov a udržiavanie rovnováhy. Odpor môže pomôcť identifikovať konkrétne problémové oblasti, poskytnúť manažérovi informácie o postojoch zamestnancov k určitým problémom a dať zamestnancom možnosť ventilovať svoje emócie a povzbudiť ich, aby si uvedomili podstatu zmeny.

    Metódy na prekonávanie odporu voči organizačným zmenám sú: poskytovanie informácií, participácia a angažovanosť, vyjednávanie a dohody, manipulácia, nátlak.

    1) vzdelávanie a komunikácia – otvorená diskusia o nápadoch a aktivitách, ktorá pomôže zamestnancom presvedčiť sa o potrebe zmien ešte pred ich realizáciou;

    2) zapojenie podriadených do rozhodovania. Umožňuje personálu, ktorý môže byť odolný, slobodne vyjadriť svoj postoj k inováciám;

    3) úľava a podpora – prostriedky, pomocou ktorých sa personál ľahšie začlení do nového prostredia. Dodatočné školenie a rozvoj personálu je možné vyrovnať sa s novými požiadavkami;

    4) materiálna a morálna stimulácia. Zahŕňa zvýšenie platu, povinnosť neprepúšťať zamestnancov a pod.;

    5) kooptácia. Znamená to, že osoba, ktorá sa bráni, bude mať vedúcu úlohu pri rozhodovaní o zavádzaní inovácií;

    6) manévrovanie - selektívne využívanie informácií poskytovaných zamestnancom, zostavovanie jasného harmonogramu činností;

    7) fázované transformácie, ktoré umožňujú postupné privykanie si na nové podmienky;

    8) nátlak - hrozba zbavenia práce, povýšenia, profesionálneho rozvoja, miezd, menovania na novú pozíciu.