Question

Почему увеличивается сопротивление при нагревании

Answer 1

Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть свойства материалов и рассмотреть изменения, которые происходят в них во время нагрева.

Один из основных законов электрической техники - это закон Ома, согласно которому сила тока, протекающего через проводник, пропорциональна напряжению, приложенному к нему, и обратно пропорциональна его сопротивлению. То есть, если изменится напряжение и/или сопротивление, то изменится и сила тока. При нагревании проводников и изменении их сопротивления возникает необходимость более детального рассмотрения причин таких изменений.

Один из основных физических свойств всех веществ - это термическая расширяемость. При изменении температуры все тела, включая проводники, становятся больше или меньше. Это может спровоцировать изменение их длины и геометрической формы, а также изменения свойств, связанных с передачей электричества.

Кроме того, при нагревании проводника возникает эффект теплового движения электронов. Когда электроны движутся через проводник, они взаимодействуют с его атомами и молекулами, и эти взаимодействия существенно влияют на передачу тока. При повышении температуры кинетическая энергия атомов и молекул вещества возрастает, что приводит к увеличению количества колебаний электронов в сетке решетки и снижению проходимости или подвижности электронов. В свою очередь это приводит к увеличению электрического сопротивления материала и уменьшению силы тока, которую этот материал может перенести.

Изменение сопротивления при нагревании зависит от свойств материала, из которого выполнены проводники. В различных материалах электроны движутся по-разному, и при нагревании эти различия могут проявляться очень ярко. Например, медь, которую часто используют в проводах, имеет более свободные электроны, которые движутся относительно независимо друг от друга. Это обеспечивает высокую проводимость, но при нагревании кинетическая энергия электронов приводит к большему взаимодействию с атомами и молекулами, что ограничивает движение электронов и увеличивает электрическое сопротивление.

В то же время, вещества, которые содержат связи между молекулами, такие как полимеры или некоторые металлы, менее проводимы при комнатной температуре, но они легче поддаются изменениям сопротивления при нагревании, так как у электронов есть более высокая вероятность столкновения с атомами и молекулами вещества.

Также, изменение сопротивления материалов может зависеть от присутствия примесей или дефектов в структуре материала. Например, при нагревании полупроводников содержание примесей может изменять электрические свойства и вызвать падение проходимости электронов. Если мы хотим сохранить низкое сопротивление при нагревании, мы можем использовать материалы, которые специально обработаны для уменьшения количества примесей и дефектов, или использовать материалы с более высокой проводимостью электричества, такие как серебро.

В целом, сопротивление проводников при нагревании увеличивается из-за изменения свойств материалов под воздействием тепла. Колебания молекул и атомов, взаимодействуют со свободными электронами, что приводит к уменьшению проходимости электронов и следовательно - снижению их скорости, и блокировке их передвижения током. Изменения сопротивления при нагревании могут быть использованы в различных областях, например, в термисторах - датчиках температуры, или в электрических предохранителях, которые уменьшают величину тока, проходящего через проводник, при нагревании его сверх нормальных значений.

Answer 2

Увеличение сопротивления при нагревании связано с изменением свойств материала, из которого изготовлен проводник. При нагревании атомы вещества начинают колебаться с большей амплитудой, что приводит к увеличению сопротивления движению электронов в проводнике. Также при нагревании может происходить окисление поверхности проводника, что также увеличивает его сопротивление.

Answer 3

Сопротивление материала определяется его свойствами и зависит от многих факторов, включая температуру. Когда материал нагревается, его сопротивление увеличивается. Это происходит из-за изменения электрических свойств материала.

В основе этого явления лежит закон Ома, который устанавливает пропорциональность между током и напряжением в проводнике. Если проводник не меняет своих свойств, то сопротивление останется постоянным. Однако при нагревании материала его свойства изменяются, что приводит к изменению сопротивления.

Когда материал нагревается, его атомы начинают колебаться с большей амплитудой. Это приводит к увеличению количества столкновений электронов с атомами, что затрудняет движение электронов в проводнике. Таким образом, сопротивление увеличивается.

Кроме того, при нагревании материала может происходить изменение его структуры. Например, в металлах при нагревании происходит расширение кристаллической решетки, что приводит к увеличению пути, который должен пройти электрон, чтобы пройти через проводник. Это также приводит к увеличению сопротивления.

Существует также эффект термоэлектрической ЭДС, который происходит при нагревании проводника. Этот эффект вызывает появление дополнительной ЭДС, что приводит к увеличению сопротивления.

Таким образом, увеличение сопротивления при нагревании материала связано с изменением его электрических свойств, таких как увеличение количества столкновений электронов с атомами и изменение структуры материала. Это явление имеет большое значение в различных областях, таких как электротехника, термодинамика и технология производства материалов.