Nośniki prądu i zależność oporu od temperatury

Potrzebne wiadomości: Prąd, opór, napięcie i proporcjonalność.

Kto przenosi ładunek?

W metalach ruch ładunku wiąże się głównie z elektronami przewodnictwa. Dodatni umowny zwrot prądu jest przeciwny do ich dryfu. W elektrolitach przemieszczają się jony obu znaków, a w zjonizowanym gazie elektrony i jony. Neutralny gaz w zwykłych warunkach może słabo przewodzić. Ruch termiczny nośników nie jest tym samym co ich niewielki uporządkowany dryf.

Opór nie zawsze jest stały

Dla wielu metali w umiarkowanym zakresie R=R_0[1+\alpha(T-T_0)], z dodatnim α. Silniejsze drgania sieci utrudniają uporządkowany przepływ. Jest to lokalne przybliżenie, nie wzór dla każdego materiału w dowolnej temperaturze.

W półprzewodniku ogrzewanie może zwiększać liczbę dostępnych nośników i obniżać opór. Wpływ domieszek i zakres temperatur ma znaczenie; nie należy uznawać każdego półprzewodnikowego elementu za prosty opornik o jednej ujemnej stałej α.

Żarówka podczas zwiększania napięcia nagrzewa włókno. Dlatego iloraz U/I zmienia się, a wykres I(U) nie musi być prostą. Prawo Ohma o stałym R dotyczy określonych niezmienionych warunków. Dla R₀=100 Ω, α=0,004 K⁻¹ i wzrostu temperatury 50 K model daje 120 Ω. To nie ten sam wzrost co o 50 procent.

Zadania do tego tematu

• Metalowy opornik ogrzany o pięćdziesiąt kelwinów
• Czy dwa rodzaje jonów dają prądy przeciwne?
• Nieliniowa charakterystyka żarówki

Dalsza lektura

Materiał referencyjny