§ 12. Зависимость сопротивления от температуры. Понятие о полупроводниках.

Сопротивление проводников изменяется при изменении их температуры. С повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Сопротивление угля, растворов и расплавов солей и кислот уменьшается с повышением температуры.

У большинства металлов при не слишком низких температурах сопротивление изменяется пропорционально абсолютной температуре:

Перейдем от абсолютной температуры к температуре по шкале Цельсия, заменив Т через Т₀+t: или

где - величина, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Легко убедиться в том, - что можно представить в виде (1)

(ρ_t — значение ρ при температуре t). Значение , является приближенным. На практике коэффициент определяют по формуле (1), используя экспериментальные значения, полученные для ρ_t и ρ₀.

Некоторые металлы и сплавы при охлаждении до температуры 1—10 К скачком полностью утрачивают сопротивление. Это явление называют сверхпроводимостью.

Иная, чем у металлов, зависимость сопротивления температуры у полупроводников. Сопротивление полупроводников при нагревании резко убывает до 3 5% на 1 К повышения температуры, в то время как сопротивление металлов повышается примерно на 0,3% при повышении температуры на 1 К.

К полупроводникам относятся кремний, германий, селен, теллур, бор, мышьяк, фосфор и некоторые другие элементы и соединения.

Полупроводниковые приборы, действие которых основано на сильной зависимости сопротивления полупроводников от температуры, называются термисторами или термосопротивлениями. Приборы, действие которых основано на зависимости сопротивления полупроводников от освещенности называются фотосопротивлениями.

Лекция 7. Соединение проводников.

§ 13. Последовательное и параллельное соединение проводников.

О пределение. Последовательным называется такое соединение проводников, когда конец одного проводника соединяется с началом другого

φ₁ R₁ φ₂ R₂ φ₃

При последовательном соединении п проводников через все включенные в цепь проводники проходит ток одной и той же силы (I=сопst), а общее напряжение представляет собой сумму напряжений на отдельных участках:

U= U₁ +U₂ +U₃ +…..+U_п

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников равно сумме сопротивлений всех отдельных проводников, включенных в цепь.

R= R₁ +R₂ +R₃ +….. R_п

При последовательном соединении проводников падение напряжения на проводниках пропорционально сопротивлениям проводников:

U₁ :U₂ :U₃ :U_п =R₁ :R₂ :R₃ :R_п

Определение. Параллельным называется такое соединение проводников, когда одни концы всех проводников соединяются в один узел, другие концы — в другой (т.е. положительные полюсы с положительными, отрицательные – с отрицательными).

I₁ I₂ I₃ I₄

R₁ R₂ R₃ R₄

I

При параллельном соединении в узлах ток разветвляется; сумма сил токов во всех п параллельно соединенных проводниках равна силе тока до и после разветвления:

I=I₁+I₂+I₃+……I_n

Напряжение же во всех проводниках одно и то же, равное разности потенциалов в узлах соединения.

U=U₁=U₂=U₃=………=U_n

Общее сопротивление цепи

Проводимость всех параллельно соединенных проводников равна сумме проводимостей всех отдельных проводников.

Следовательно, сопротивление всего разветвления меньше сопротивления каждого из параллельно соединенных проводников. В частности, при параллельном соединении п проводников одинакового сопротивления общее сопротивление R будет в п раз мeньше сопротивления каждого проводника R₁: R= R₁ /n

При параллельном соединении п проводников силы тока в отдельных параллельных проводниках обратно пропорциональны сопротивлениям проводников:

I₁:I₂:I₃:……I_n=

а произведения сил токов в отдельных параллельных проводниках на сопротивления проводников одинаковы для всех проводников и равны падению напряжения (разности потенциалов) между узлами соединения проводников:

U=R₁I₁= R₂I₂= R₂I₂=…..= R_пI_п