10 класс ФИЗИКА Учусь дома. Учусь сам Базовый уровень Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость Учебник «Физика». 10 класс. Авторы: Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. Под ред. Н. А. Парфентьевой Результат • • • Знание зависимости сопротивление проводника от температуры. Умение дать качественное объяснение этой зависимости. Понимание явления сверхпроводимости. Зависимость сопротивления от температуры Сопротивление металлического проводника зависит от температуры. При повышении температуры вероятность столкновения электронов с колеблющимися ионами кристаллической решётки увеличивается, так как с ростом температуры увеличивается амплитуда их колебаний. Сталкиваясь с ионами, электроны теряют скорость направленного движения и передают энергию ионам кристаллической решётки, вследствие этого металл нагревается. Важно Эксперименты показывают, что удельное сопротивление проводника зависит от температуры по линейному закону: r = r0(1 + aDТ), где r0 — удельное сопротивление при 0 °С, a — температурный коэффициент сопротивления, зависящий от свойств проводника. Запомни Удельное сопротивление проводника зависит от температуры по линейному закону. Значения температурного коэффициента сопротивления приводятся в таблицах. К учебнику «Физика. 10 класс». Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский». Под ред. Н. А. Парфентьевой © АО «Издательство «Просвещение» 1 10 класс ФИЗИКА Учусь дома. Учусь сам l Сопротивление проводника равно R = ρ , следовательно, S R = R0 (1 + αt ! ) = R0 (1 + αDT ), где R0 — сопротивление проводника при 0 °С. Последняя формула используется для экспериментального определения коэффициента a: αDT = R - R0 R0 . Сверхпроводимость При приближении температуры некоторых металлов к абсолютному нулю их сопротивление скачком уменьшается в 109—1010 раз. Это явление получило название сверхпроводимость. Важно Если в сверхпроводнике возникает электрический ток, то далее он может существовать в нём достаточно долго при отсутствии источника тока. Это объясняется тем, что ток идёт без сопротивления, следовательно, потерь энергии практически нет. Запомни Температура Тк, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется критической температурой. Важно Значение критической температуры зависит от химического состава и структуры кристаллической решётки металла. Обрати внимание Известно много сверхпроводников с самыми разными критическими температурами — от 0,5 до примерно 200 К. Главная задача учёных — найти вещества, достигающие сверхпроводящего состояния при относительно высоких (выше 200 К) температурах, т. е. создать высокотемпературные сверхпроводники, которые будут работать при наших обычных температурах. В настоящее время исследуются весьма перспективные для практического применения в радиотехнике и электронике сложные оксидные соединения лантана, бария и К учебнику «Физика. 10 класс». Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский». Под ред. Н. А. Парфентьевой © АО «Издательство «Просвещение» 2 10 класс ФИЗИКА Учусь дома. Учусь сам других элементов (керамики) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около 100 К. Это выше температуры кипения азота при атмосферном давлении (77 К). Рекордом в настоящее время является критическая температура 260 К (при повышенном давлении). В 2018 г. при охлаждении наноструктурированного серебра на золотой подложке удалось достичь Тк = 236 К (–37 °С) при нормальном давлении. Применение сверхпроводимости Магниты со сверхпроводящей обмоткой используются в ускорителях заряженных частиц, магнитогидродинамических генераторах. Однако создание очень сильного магнитного поля с помощью сверхпроводников невозможно, так как оно разрушает сверхпроводящее состояние. В вычислительных устройствах в комбинации с полупроводниковыми приборами использование таких магнитов даёт новые возможности в конструировании аппаратуры. Перспективы применения — в компьютерной технологии, генерировании и передаче энергии, создании новых приборов. Разбираем вместе 1. В чём состоит главная трудность использования сверхпроводников? Ответ: Критические температуры низкие; достижение этих значений — сложная техническая задача. 2. Если по сверхпроводнику идёт ток, проводник не нагревается. Какое явление позволяет определить, что ток идёт? Ответ: Помимо нагревания, вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое можно обнаружить с помощью магнитной стрелки. Сделай сам Вопрос. Какие свойства вещества, кроме проводимости, изменяются при низких температурах? Дополнительно: Мякишев Г. Я. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой. — С. 378—381. К учебнику «Физика. 10 класс». Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский». Под ред. Н. А. Парфентьевой © АО «Издательство «Просвещение» 3
