Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры
В металлах при повышении температуры ионы решётки колеблются сильнее, электроны чаще с ними сталкиваются, скорость дрейфа и сила тока уменьшаются — сопротивление растёт. Опыт: если нагревать железную спираль, включённую последовательно с лампой, лампа светится слабее. Зависимость имеет вид R = R₀(1 + αΔt), ρ = ρ₀(1 + αΔt), где R₀, ρ₀ — значения при 0 °C, а α — температурный коэффициент сопротивления (около 0,004 °C⁻¹ для чистых металлов; очень мал, ≈ 0,0002 °C⁻¹, у нихрома). Это используется в термометрах сопротивления (платина: высокая точность, очень широкий диапазон). При очень низких температурах сопротивление некоторых веществ скачком падает до нуля при критической температуре — это сверхпроводимость (Х. Камерлинг-Оннес, 1911 г., ртуть ≈ 4,2 К). В таком проводнике ток может долго течь без источника. Теория этого явления была создана в 1957 году (Бардин, Купер, Шриффер; вклад внёс и Н. Боголюбов), а с 1986–1987 годов найдены материалы с намного более высокими критическими температурами (≈ 90 К и выше, то есть выше температуры жидкого азота). Применение: сильные магниты (МРТ-томографы, ускорители) и передача электроэнергии с малыми потерями.
Только расчётом и под наблюдением учителя: вычислите сопротивление меди при 0, 50 и 100 °C по формуле R = R₀(1 + αΔt) и постройте график. Не экспериментируйте самостоятельно с нагретыми проводами или кипятком; с жидким азотом и гелием работают только специалисты.