Влияние температуры на сопротивление проводника
Сопротивление металлов, как правило, растет при нагреве. Почему с ростом температуры увеличивается сопротивление металла? Дело в том, что переносчиками тока в металле являются электроны. Когда мы к концам проводника подводим напряжение, электроны приходят в направленное упорядоченное движение и разгоняются в электрическом поле. Но при своем движении они сталкиваются с положительно заряженными ионами, которые находятся в узлах кристаллической решетки металла. Эти ионы тоже движутся, но движутся они иначе, чем электроны. В то время как электроны движутся поступательно, ионы совершают колебания около положения равновесия, и амплитуда, размах этих колебаний, тем больше, чем выше температура металла. При своем движении электроны сталкиваются с ионами, как говорят, рассеиваются на ионах, останавливаются, снова разгоняются. И вот эти столкновения электронов с ионами и обуславливают сопротивление металла. Чем выше температура, тем больше размах колебаний ионов, тем больше амплитуда колебаний ионов, тем больше столкновений испытывает электрон при своем движении.
Можно провести аналогию такую: представьте себе, что вы бежите сквозь толпу. Так вот, когда в толпе люди стоят, то вы, естественно, сталкиваетесь с ними реже, чем в том случае, если они тоже начнут двигаться. И чем быстрее они движутся, тем больше столкновений вы испытаете, двигаясь через эту толпу. Так же и электроны.
Итак, с ростом температуры растет сопротивление металла. Мы сейчас это проиллюстрируем с помощью такого эксперимента. Источник постоянного тока, выпрямитель, присоединен через амперметр, который последовательно подсоединен к этому источнику тока, к нити накаливания, к вольфрамовой нити накаливания. Вы видите обрезанный баллон электрической лампочки, обнажена нить накаливания. Когда я замыкаю цепь, то по цепи идет ток, и при этом он идет также и через нить накаливания.
Попробуем нагреть эту нить с помощью зажженной спички. Вы видите, что при нагреве нити ток уменьшается. Уменьшение тока говорит об увеличении сопротивления цепи. Значит, при нагреве нити накаливания сопротивление нити возрастает.
