6. Metālu pretestības atkarība no temperatūras

Elektriskās pretestības cēlonis — materiālu veidojošo molekulu (jonu vai atomu) siltumkustība. Elektriskajā laukā brīvie elektroni (piemēram, metālos) saņem papildu kinētisko enerģiju. Daļiņas, kas atrodas kristālrežģu mezglu punktos, svārstās un traucē elektronu pārvietošanos (sk. zīm.).

 

 

Saduroties ar svārstībā esošām daļiņām, elektroni atdod tām kinētiskās enerģijas daļu, kuru saņem no elektriskā laukā (tāpēc vadītājā izdalās siltums). Savukārt elektroni tiek bremzēti. Šī procesa izpausme — elektriskā pretestība.

Mainoties temperatūrai, piemēram, metālos, mainās elektriskā pretestība.

Ja $0\mathrm{°}C$ temperatūrā metāla vadītāja pretestība ir $R_0$, bet $t$ temperatūrā — $R$, tad spēkā ir sakarība:

 

$R=R_0\cdot (1+\mathrm{\alpha }\cdot \mathrm{\Delta }t)\mathit{vai}R=R_0\cdot (1+\mathrm{\alpha }\cdot \mathrm{\Delta }T)$, kur

$\mathrm{\alpha }$ — pretestības termiskais koeficients.

 

Pretestības termiskais koeficients raksturo vadītāja pretestības atkarību no temperatūras.

 

 

Tātad pretestības termiskais koeficients, vadītājam sasilstot / atdziestot par $1K$, ir vienāds ar vadītāja pretestības relatīvo izmaiņu.

Pretestības termiskā koeficienta mērvienība ir $\frac{1}{K}\mathit{vai}{K}^{-1}$.

 

Materiāls	$\mathrm{\alpha }$, $K^{-1}$
alumīnijs	$\mathrm{4,2}\cdot {10}^{-3}$
nihroms	$\mathrm{3,0}\cdot {10}^{-4}$
varš	$\mathrm{4,0}\cdot {10}^{-3}$
ogle	$-\mathrm{8,0}\cdot {10}^{-4}$

 

No tabulas ir redzams, ka metāliem pretestības termiskais koeficients ir pozitīvs, savukārt oglei — negatīvs. No tā izriet, ka, sildot metālu, tā pretestība palielinās. Un otrādi, sildot ogli, tā pretestība samazinās.

Mainoties temperatūrai, mainās vadītāja izmēri. Tomēr vadītāja pretestība galvenokārt ir atkarīga no īpatnējās pretestības maiņas, mainoties temperatūrai.

 

 

Ja temperatūra ir virs \(200\) \(K\), tad metālu īpatnējās pretestības grafiks ir lineārs. 

 

 

Zemās temperatūras metālu īpatnējās pretestības grafiks nav lineārs. Absolūti tīram metālam un ar kristālrežģi bez defektiem īpatnējā pretestība varbūt vienāda ar \(0\), temperatūrai samazinoties līdz \(0\)\(K\).

 

 

Taču ir materiāli, kuriem pietiekami zemās temperatūrās var notikt otrā veida fāzes pāreja — pāreja supravadītspējas stāvoklī.