Номер 1, страница 16 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 5. Зависимость удельного сопротивления проводников и полупроводников от температуры. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 1, страница 16.

В О П Р О С Ы

1. Почему при увеличении температуры увеличивается число столкновений электронов с атомами кристаллической решётки проводника?

Увеличение температуры проводника означает увеличение его внутренней энергии. В твёрдых телах, которыми являются металлические проводники, эта энергия в основном представляет собой кинетическую энергию колебательного движения ионов, расположенных в узлах кристаллической решётки. Чем выше температура $T$, тем больше средняя кинетическая энергия $E_k$ ионов ($E_k \propto T$).

Увеличение энергии колебаний приводит к увеличению их амплитуды, то есть ионы начинают отклоняться от своих положений равновесия на большие расстояния. Свободные электроны, движущиеся под действием электрического поля, пролетают сквозь эту решётку. Когда ионы колеблются с большей амплитудой, они создают больше препятствий на пути электронов, иными словами, увеличивается эффективная площадь поперечного сечения для рассеяния электронов на ионах.

В результате этого, вероятность столкновения электрона с ионом решётки возрастает. Следовательно, с ростом температуры увеличивается частота столкновений электронов с ионами кристаллической решётки. Это явление также объясняет, почему электрическое сопротивление большинства металлов растёт при нагревании.

Ответ: При увеличении температуры растёт кинетическая энергия ионов в узлах кристаллической решётки, что вызывает увеличение амплитуды их колебаний. Из-за этих более интенсивных и размашистых колебаний ионы чаще оказываются на пути движущихся свободных электронов, что и приводит к увеличению числа их столкновений.