Номер 7, страница 67, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

7. На основе электронной теории объясните природу возникновения электрического сопротивления. Почему у разных веществ электрическое сопротивление различное?

7. На основе электронной теории объясните природу возникновения электрического сопротивления. Почему у разных веществ электрическое сопротивление различное?

Природа возникновения электрического сопротивления с точки зрения электронной теории заключается в следующем. Электрический ток в проводниках (например, в металлах) — это упорядоченное движение свободных электронов. Эти электроны движутся внутри кристаллической решетки, которая состоит из положительно заряженных ионов, расположенных в строгом порядке в узлах решетки. Когда к проводнику прикладывается напряжение, на электроны начинает действовать электрическая сила, заставляя их двигаться направленно.

Однако на своем пути электроны постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решетки, которые совершают тепловые колебания. Эти столкновения мешают упорядоченному движению электронов, замедляя их. Противодействие, которое кристаллическая решетка оказывает движению электронов, и является причиной электрического сопротивления. При столкновениях электроны передают часть своей энергии ионам, что приводит к увеличению амплитуды их колебаний, то есть к нагреву проводника.

Электрическое сопротивление у разных веществ различное по нескольким причинам, связанным с их внутренним строением:

1. Разная концентрация свободных носителей заряда. Вещества отличаются количеством свободных электронов на единицу объема. У металлов (хороших проводников) концентрация свободных электронов велика. У полупроводников она значительно меньше, а у диэлектриков (изоляторов) — ничтожно мала. Чем выше концентрация носителей заряда, тем, при прочих равных, ниже сопротивление.

2. Разное строение кристаллической решетки. Сопротивление зависит от вероятности столкновения электрона с ионами. Эта вероятность определяется типом и параметрами кристаллической решетки: размером ионов и расстоянием между ними. У каждого вещества уникальная структура, что приводит к разным значениям сопротивления.

3. Наличие примесей и дефектов. Идеальных кристаллов в природе не существует. Атомы примесей и различные дефекты (пустоты, дислокации) нарушают периодичность решетки и служат дополнительными центрами рассеяния для электронов, увеличивая сопротивление. Именно поэтому сопротивление сплавов, как правило, выше сопротивления чистых металлов.

Ответ: Электрическое сопротивление возникает из-за столкновений свободных электронов, образующих ток, с ионами кристаллической решетки. У разных веществ сопротивление различное из-за отличий в их микроскопическом строении: концентрации свободных носителей заряда, типа кристаллической решетки, а также количества примесей и дефектов в ней.