Jakościowe wyjaśnienie zależności oporu właściwego metalu od temperatury

ogólny wzór na opór właściwy

gdzie
oznaczało ładunek nośników prądu,
ich koncentrację, a
współczynnik siły tłumienia ruchu.

W typowych metalach koncentracja nośników prądu
jest duża (rzędu 1 elektronu na atom). Nie zależy ona praktycznie od temperatury. Eelektrony poruszają się w metalu z siłami oporu, proporcjonalnymi do prędkości . Istnieją dwa fizyczne mechanizmy pojawiania się takich sił oporu. Oba są związane z tym, że sieć krystaliczna realnego metalu nigdy nie jest idealna:

• Pierwszy typ odstępstw od idealności sieci jest związany z faktem istnienia w realnym metalu atomów obcych domieszek, oraz innego typu defektów (np. pustych luk po atomach). Mechanizm ten jest odpowiedzialny za stałą
  we wzorze

• Drugi typ odstępstw od idealności sieci jest wywołany tym, że atomy sieci w skończonych temperaturach wykonują drgania termiczne. Im temperatura wyższa, tym sieć jest średnio bardziej zdeformowana. Mechanizm ten jest odpowiedzialny za funkcję
  we wzorze - wzrost temperatury powoduje utrudnienia w ruchu nośników prądu, a więc i wzrost oporu elektrycznego. Indeks
  ma podkreślać, że chodzi tu o oddziaływanie elektronów z drgającą siecią (angielskie lattice - sieć).

Niestety nie da się poprawnie opisać przewodnictwa elektrycznego metali w ramach fizyki klasycznej. Dotyczy to przede wszystkim zdumiewającego faktu, że w idealnej sieci krystalicznej elektron mógłby się poruszać w ogóle bez oporu.

• Opór elektryczny i przewodnictwo elektryczne

Prawa Ohma głosi, że:
stosunek natężenia prądu płynącego przez przewodnik do napięcia pomiędzy jego końcami jest stały.

 

Wartość tego stosunku jest nazywana jest przewodnictwem elektrycznym:

G - przewodnictwo elektryczne (w simensach S)
I  - natężenie prądu (w układzie SI w amperach - A)
U - napięcie między końcami przewodnika (w układzie SI w woltach - V)

Jednostką przewodnictwa w układzie SI jest simens - S:

1 S = 1/ Ω = A/V.

• Napięcie

Napięcie jest różnicą potencjałów między dwoma punktami obwodu (układu).

 

Napięcie (podobnie jak sam potencjał) w układzie SI mierzymy w woltach (V).

 

Napięcie różne od zera może występować tylko między dwoma istotnie różnymi (przedzielonymi jakimś źródłem, lub odbiornikiem prądu) punktami obwodu.

---