Номер 1, страница 150 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Глава 2. Электрические явления. Параграф 40. Электрическое сопротивление проводника. Закон Ома для участка цепи. Обсуди с товарищем - номер 1, страница 150.

Условие.

1. Согласно МКТ, ионы кристаллической решётки металла и свободные электроны совершают тепловое движение. Объясните, почему и как сопротивление проводника зависит от температуры.

Решение 1.

Решение 3.

Решение 4.

Электрическое сопротивление в металлах возникает из-за взаимодействия движущихся под действием электрического поля свободных электронов с ионами, которые образуют кристаллическую решётку. Эти взаимодействия, по сути, являются столкновениями, которые мешают упорядоченному движению электронов и создают сопротивление электрическому току.

Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), температура является мерой интенсивности теплового движения частиц вещества. В металле ионы в узлах кристаллической решётки не находятся в состоянии покоя, а совершают непрерывные колебания около своих положений равновесия.

Почему сопротивление зависит от температуры?

С повышением температуры проводника средняя кинетическая энергия ионов в узлах решётки возрастает. Это приводит к увеличению амплитуды их колебаний. В результате этого ионы создают больше "помех" для движения свободных электронов. Вероятность столкновения электронов с ионами увеличивается, что затрудняет их упорядоченное движение. Чем чаще происходят столкновения, тем большее противодействие оказывается току, и, следовательно, тем выше становится электрическое сопротивление проводника.

Как сопротивление зависит от температуры?

Для большинства металлов в не слишком широком диапазоне температур зависимость сопротивления от температуры является практически линейной. Это означает, что сопротивление растёт с увеличением температуры. Эта зависимость описывается следующей формулой:

$R = R_0(1 + \alpha (T - T_0))$ или $R = R_0(1 + \alpha \Delta T)$

где:

• $R$ — сопротивление при температуре $T$;
• $R_0$ — сопротивление при начальной температуре $T_0$ (например, 0 °C или 20 °C);
• $\alpha$ — температурный коэффициент сопротивления, постоянная величина для данного материала;
• $\Delta T = T - T_0$ — изменение температуры.

Для металлов коэффициент $\alpha$ положителен, что математически подтверждает увеличение сопротивления с ростом температуры.

Ответ: Сопротивление проводника зависит от температуры, потому что с ростом температуры увеличивается амплитуда и интенсивность тепловых колебаний ионов в узлах кристаллической решётки. Это приводит к увеличению числа столкновений свободных электронов (носителей тока) с ионами, что создаёт большее препятствие для их упорядоченного движения. В результате сопротивление металлического проводника увеличивается. Для большинства металлов эта зависимость близка к линейной: сопротивление растёт прямо пропорционально изменению температуры.