Номер 38, страница 78, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 18. Закон Ома для участка цепи. Удельное сопротивление вещества - номер 38, страница 78.

Условие.

38. Объясните, почему удельное сопротивление электролитов с увеличением температуры уменьшается, а металлических проводников — увеличивается.

Решение.

Решение

Различие в зависимости удельного сопротивления от температуры для электролитов и металлов объясняется разной природой носителей заряда и механизмом их движения в этих веществах.

Удельное сопротивление электролитов

В электролитах (растворах или расплавах солей, кислот, щелочей) носителями электрического заряда являются положительные и отрицательные ионы. Электрический ток представляет собой упорядоченное движение этих ионов. С ростом температуры происходят два основных процесса, влияющих на удельное сопротивление. Во-первых, увеличивается степень электролитической диссоциации, то есть большее число молекул распадается на ионы. В результате концентрация носителей заряда в растворе возрастает. Во-вторых, уменьшается вязкость растворителя. Это облегчает движение ионов в среде, то есть увеличивает их подвижность. Оба этих фактора — увеличение концентрации носителей заряда и увеличение их подвижности — приводят к улучшению электропроводности, а значит, к уменьшению удельного сопротивления $ \rho $.

Ответ: Удельное сопротивление электролитов с увеличением температуры уменьшается, так как увеличивается концентрация ионов (носителей заряда) из-за роста степени диссоциации и возрастает их подвижность вследствие уменьшения вязкости среды.

Удельное сопротивление металлических проводников

В металлических проводниках носителями заряда являются свободные электроны. Концентрация свободных электронов в металлах очень велика и практически не зависит от температуры. Электрическое сопротивление возникает из-за столкновений свободных электронов с ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки. С увеличением температуры амплитуда тепловых колебаний ионов в узлах решетки возрастает. Это приводит к тому, что электроны на своем пути чаще сталкиваются с колеблющимися ионами. Увеличение частоты столкновений препятствует упорядоченному движению электронов, что и означает увеличение удельного сопротивления металла $ \rho $. Эта зависимость для не очень больших изменений температуры близка к линейной: $ \rho = \rho_0(1 + \alpha \Delta T) $, где $ \alpha $ — температурный коэффициент сопротивления, который для металлов положителен.

Ответ: Удельное сопротивление металлов с увеличением температуры увеличивается, так как возрастает амплитуда тепловых колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, что приводит к увеличению частоты столкновений свободных электронов (носителей заряда) с ионами и, как следствие, к большему препятствию их упорядоченному движению.