Фізика 9 клас · Бар'яхтар · §1
Що ми вже знаємо?
Електричний струм
Напрямлений рух заряджених частинок у провіднику
Опір провідника
Залежить від матеріалу, довжини та площі поперечного перерізу
Метали
Найкращі провідники в побуті та техніці
Чому метали проводять струм?
Кристалічна ґратка
Атоми металів утворюють ґратку — іони знаходяться у вузлах, а вільні електрони рухаються між ними
Вільні електрони
Не прив'язані до конкретного атома — переміщуються по всьому об'єму металу
Виникнення струму
Під дією електричного поля хаотичний рух набуває напрямленого характеру → виникає струм
Дослід Стюарта–Толмена (1916)
Хід досліду
Котушку з дротом швидко обертали, потім різко зупиняли
Вільні частинки продовжували рух за інерцією → виникав короткочасний струм
Гальванометр показав: носії заряду — негативно заряджені електрони
Чому виникає електричний опір?
Коливання іонів
Іони у вузлах кристалічної ґратки коливаються — і цим заважають руху електронів
Зіткнення → втрата енергії
Електрони стикаються з іонами, віддають їм енергію — так виникає електричний опір
Інтенсивність коливань
Чим інтенсивніші коливання іонів — тим більша кількість зіткнень і тим більший опір
Формула залежності опору від температури
Основна формула
R = R₀ · (1 + α · t)
Графік R(t) — пряма лінія, що зростає зі збільшенням температури
R₀
Опір провідника при температурі 0 °C
t
Температура в градусах Цельсія (°C)
α
Температурний коефіцієнт опору (К⁻¹ або °С⁻¹)
Приклад задачі: вольфрамовий дріт
📋 Умова
Вольфрамовий дріт має опір R₀ = 50 Ом при 0 °C.
Знайти опір при t = 400 °C, якщо α = 0,0045 °С⁻¹
🔢 Розв'язання
R = R₀ · (1 + α · t)
R = 50 · (1 + 0,0045 · 400)
R = 50 · (1 + 1,8) = 50 · 2,8 = 140 Ом
Явище надпровідності
Критична температура Tкр
При охолодженні до певної температури опір деяких матеріалів стрибкоподібно падає до нуля
Відкриття Камерлінг-Оннеса
Відкрив у 1911 р. на ртуті (Tкр = 4,2 К). Нобелівська премія з фізики 1913 р.
Струм без втрат
Струм у надпровіднику тече без виділення теплоти — втрати енергії відсутні
Ефект Мейснера
Що таке ефект Мейснера?
Надпровідник виштовхує магнітне поле зі свого об'єму — всередині нього магнітне поле дорівнює нулю.
Левітація магніту
Магніт «зависає» над надпровідником — видовищний демонстраційний дослід
Відкриття (1933)
Вальтер Мейснер і Роберт Оксенфельд вперше спостерігали та описали ефект
Електричний струм у металах. Температурний коефіцієнт опору. Надпровідність