Номер 13, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

13. Как изменяется электрическое сопротивление $R_M$ металлического проводника и $R_\text{п}$ полупроводникового кристалла при повышении температуры?

1) $R_M$ и $R_\text{п}$ увеличиваются

2) $R_M$ и $R_\text{п}$ уменьшаются

3) $R_M$ увеличивается, $R_\text{п}$ уменьшается

4) $R_\text{п}$ увеличивается, $R_M$ уменьшается

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть природу электрического тока и зависимость сопротивления от температуры в металлах и полупроводниках.

Сопротивление металлического проводника ($R_м$)

В металлах носителями электрического заряда являются свободные электроны, движущиеся в кристаллической решетке, образованной положительными ионами. При повышении температуры ионы в узлах решетки начинают колебаться с большей амплитудой и частотой. Это увеличивает вероятность столкновения электронов с ионами решетки, что затрудняет их упорядоченное движение (электрический ток). Следовательно, с ростом температуры сопротивление металлов увеличивается. Эта зависимость близка к линейной и описывается формулой $R = R_0(1 + \alpha \Delta T)$, где $R_0$ — сопротивление при начальной температуре, $\Delta T$ — изменение температуры, а $\alpha$ — положительный температурный коэффициент сопротивления.

Таким образом, $R_м$ увеличивается при повышении температуры.

Сопротивление полупроводникового кристалла ($R_п$)

В полупроводниках механизм проводимости иной. При низких температурах (близких к абсолютному нулю) собственные полупроводники ведут себя как диэлектрики, так как все валентные электроны задействованы в образовании ковалентных связей и свободных носителей заряда почти нет. При повышении температуры тепловая энергия разрывает некоторые ковалентные связи, в результате чего появляются свободные электроны и «дырки» (места с недостающим электроном, ведущие себя как положительные заряды). Оба типа носителей могут участвовать в создании тока. Таким образом, с ростом температуры концентрация свободных носителей заряда в полупроводнике экспоненциально возрастает. Этот эффект является доминирующим и приводит к значительному увеличению проводимости, а значит, к уменьшению сопротивления, несмотря на то, что рассеяние носителей на колебаниях решетки также увеличивается.

Таким образом, $R_п$ уменьшается при повышении температуры.

Итак, при повышении температуры сопротивление металлического проводника $R_м$ увеличивается, а сопротивление полупроводникового кристалла $R_п$ уменьшается.

Ответ: 3) $R_м$ увеличивается, $R_п$ уменьшается