Електричний опір-це явище, яке проявляється у всіх провідниках і перешкоджає вільному руху електричного заряду. Всі провідники володіють певним електричним опором, яке залежить від ряду факторів.
Основною причиною виникнення електричного опору в провіднику є коливальний рух вільних зарядів під дією зовнішнього електричного поля. При цьому електрони, що утворюють електричний струм, стикаються з атомами провідника і відчувають різні взаємодії. Крім того, при перенесенні електричного заряду в провіднику виникають певні втрати енергії, що також викликає електричний опір.
Іншою важливою причиною електричного опору є Розмір провідника. Чим довше і тонше провідник, тим більше буде його опір. Пов'язано це з тим, що при русі електронів по довгому провіднику збільшується ймовірність їх зіткнення з атомами. Також тонкий провідник має меншу площу поперечного перерізу, що перешкоджає вільному руху зарядів і збільшує електричний опір.
Таким чином, електричний опір провідника викликаний як внутрішніми, мікроелектронними процесами, так і зовнішніми факторами, такими як розмір і форма провідника. Розуміння причин виникнення електричного опору дозволяє розробляти більш ефективні і економічні провідники для різних технічних і наукових цілей.
Основні причини виникнення електричного опору провідника
1. Зіткнення електронів з атомами
Провідник складається з атомів, а електрони, рухаючись через нього, час від часу стикаються з атомами. Кожне таке зіткнення призводить до зміни напрямку руху електрона і зниження його швидкості. Це створює опір і ускладнює проходження струму.
2. Розсіювання електронів на дефектах кристалічної решітки
Якщо провідник має дефекти в своїй кристалічній решітці, електрони будуть розсіюватися на цих дефектах. Розсіювання електронів зменшує їх швидкість і створює опір провіднику.
3. Взаємодія електронів з вільно рухомими іонами
У провіднику можуть знаходитися іони, які не пов'язані з атомами і вільно рухаються. Коли електрон рухається через провідник, він може взаємодіяти з вільними іонами, що призводить до зниження його швидкості і створення опору.
4. Випромінювання енергії у вигляді тепла
При проходженні струму через провідник відбувається випромінювання енергії у вигляді тепла. Енергія, передана електричним струмом, перетворюється в теплову енергію через опір провідника. Це явище називається ефектом Джоуля-Ленца.
Всі ці причини, взаємодіючи один з одним, створюють електричний опір провідника, яке необхідно враховувати при розрахунках електричних схем і провідників.
Вплив температури на провідник
З ростом температури підвищується амплітуда теплових коливань атомів і молекул в матеріалі провідника. Це, в свою чергу, призводить до збільшення ймовірності зіткнень електронів з домішками і кристалічними дефектами, що підвищує опір провідника.
Крім того, при підвищенні температури збільшується число вільних носіїв заряду в провіднику. Це відбувається тому, що деякі електрони виходять із валентної зони і переходять у зону провідності. Надлишок вільних носіїв заряду призводить до збільшення ймовірності зіткнень і, отже, до зростання електричного опору.
Температура також впливає на рухливість вільних носіїв заряду. Рухливість визначає швидкість переміщення носіїв заряду під дією зовнішнього електричного поля. При підвищенні температури частота зіткнень носіїв заряду з кристалічними дефектами збільшується, що знижує рухливість електронів і збільшує їх опір.
Таким чином, вплив температури на провідник включає кілька механізмів, які призводять до збільшення електричного опору. Підвищення температури може бути потенційно шкідливим для електричного кола, оскільки воно може призвести до погіршення електричних властивостей провідників і зниження ефективності передачі електричної енергії.