Как зависит удельное сопротивление металлов и их сплавов от температуры?

Удельное сопротивление металлов и их сплавов зависит от температуры: при повышении температуры оно, как правило, увеличивается, а при понижении — уменьшается.

В металлах электрический ток создаётся движением свободных электронов. При нагревании кристаллическая решётка металла начинает сильнее колебаться, из-за чего электроны чаще сталкиваются с атомами решётки. Это затрудняет их движение, поэтому сопротивление металла возрастает.

Для большинства чистых металлов зависимость удельного сопротивления от температуры в обычном диапазоне температур близка к линейной:

где:

• $\rho$ — удельное сопротивление при температуре $T$;

• ${\rho }_0$ — удельное сопротивление при начальной температуре;

• $\alpha$ — температурный коэффициент сопротивления;

• $\Delta T$ — изменение температуры.

Температурный коэффициент сопротивления $\alpha$ у металлов обычно положительный. Например, у меди и алюминия при нагревании сопротивление заметно увеличивается.

У сплавов металлов зависимость немного отличается. Во многих сплавах удельное сопротивление изначально выше, чем у чистых металлов, так как примеси и различные атомы в кристаллической решётке сильнее рассеивают электроны. При этом температурная зависимость у сплавов обычно слабее: их сопротивление изменяется с температурой меньше, чем у чистых металлов. Поэтому некоторые сплавы используют для изготовления точных сопротивлений и нагревательных элементов.

При очень низких температурах поведение металлов может отличаться от обычного: их сопротивление резко уменьшается и у некоторых материалов может стать практически нулевым при переходе в состояние сверхпроводимости.

Таким образом, для обычных условий можно считать, что удельное сопротивление металлов увеличивается с ростом температуры, а у сплавов оно также увеличивается, но обычно в меньшей степени.