Номер 6, страница 91, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

6. Объясните, почему с ростом температуры сопротивление металлов возрастает.

6. Электрическое сопротивление металлов обусловлено рассеянием свободных электронов, являющихся носителями заряда, на ионах кристаллической решетки. В металлах атомы образуют упорядоченную структуру — кристаллическую решетку. В узлах этой решетки находятся положительно заряженные ионы, а между ними движутся свободные электроны, которые образуют так называемый "электронный газ".

Под действием внешнего электрического поля электроны начинают двигаться упорядоченно, создавая электрический ток. Однако их движение не является свободным: они постоянно сталкиваются с ионами в узлах решетки. Эти столкновения препятствуют направленному движению электронов и являются причиной электрического сопротивления.

С ростом температуры внутренняя энергия металла увеличивается, что заставляет ионы в узлах кристаллической решетки совершать более интенсивные тепловые колебания с большей амплитудой. В результате этого "теплового хаоса" вероятность столкновения электрона с ионом решетки возрастает. Каждое такое столкновение замедляет электрон, и для поддержания тока требуется большее электрическое поле. Таким образом, увеличение числа и интенсивности столкновений приводит к росту сопротивления проводника.

Для большинства металлов в широком диапазоне температур эта зависимость близка к линейной и описывается формулой: $R = R_0(1 + \alpha \Delta T)$, где $\text{R}$ — сопротивление при конечной температуре, $R_0$ — сопротивление при начальной температуре, $\Delta T$ — изменение температуры, а $\alpha$ — температурный коэффициент сопротивления. Для металлов этот коэффициент всегда положителен ($\alpha > 0$), что математически подтверждает факт увеличения сопротивления с ростом температуры.

Ответ: Сопротивление металлов возрастает с ростом температуры, потому что увеличивается амплитуда и частота колебаний ионов в узлах кристаллической решетки. Это приводит к более частым столкновениям свободных электронов с ионами, что создает большее препятствие для их упорядоченного движения (электрического тока).