Номер 1, страница 309 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. В чём причина зависимости сопротивления проводников от температуры?

1. Причина зависимости сопротивления проводников от температуры кроется в микроскопическом строении вещества и механизме протекания электрического тока. В металлических проводниках ток — это упорядоченное движение свободных электронов. Эти электроны перемещаются в кристаллической решётке, в узлах которой находятся положительные ионы.

Электрическое сопротивление возникает из-за того, что движущиеся электроны сталкиваются с ионами кристаллической решётки. Эти столкновения мешают упорядоченному движению электронов. Ионы в решётке не находятся в покое — они совершают непрерывные тепловые колебания около своих положений равновесия.

С повышением температуры проводника его внутренняя энергия возрастает, что приводит к увеличению амплитуды и частоты колебаний ионов в узлах решётки. Из-за этого "эффективная площадь" для столкновения, которую представляет каждый ион для пролетающего электрона, увеличивается. Как следствие, электроны начинают сталкиваться с ионами решётки значительно чаще. Эти более частые столкновения сильнее препятствуют направленному движению электронов, что на макроскопическом уровне проявляется как увеличение электрического сопротивления проводника.

Для большинства металлов в не очень широком диапазоне температур эта зависимость близка к линейной и может быть описана формулой: $R = R_0(1 + \alpha \Delta T)$, где $\text{R}$ — сопротивление при конечной температуре, $R_0$ — сопротивление при начальной температуре, $\alpha$ — температурный коэффициент сопротивления (для металлов он положителен), и $\Delta T$ — изменение температуры.

Ответ: Причина заключается в том, что с ростом температуры увеличивается интенсивность тепловых колебаний ионов в узлах кристаллической решётки проводника. Это приводит к более частым столкновениям свободных электронов (носителей заряда) с ионами, что затрудняет их упорядоченное движение и, следовательно, увеличивает электрическое сопротивление.