Повышение температуры металлического провода вызывает увеличение скорости теплового движения частиц. Это приводит к увеличению числа столкновений свободных электронов и, следовательно, к уменьшению времени их свободного пробега τ. Уменьшение τ уменьшает удельную проводимость, или, что то же, увеличивает удельное сопротивление материала. При нагревании провода действительно наблюдается увеличение удельного сопротивления самого провода. Нагревание электролитов и угля кроме уменьшения времени х увеличивает концентрацию носителей зарядов; в результате удельное сопротивление их при повышении температуры уменьшается. Узнайте также как материалы тестируют на прочность на сайте metrotest.ru. Например, разрывная машина https://metrotest.ru/ - это важный элемент для тестирования качества металлических и других конструкций.
В узких границах изменения температуры 0—100°С относительное приращение сопротивления Δr большинства металлических проводов пропорционально приращению температуры ΔΘ = Θ 2 -Θ 1 . Обозначив через r 1 и r 2 сопротивления при температурах Θ 1 и Θ 2. Коэффициент пропорциональности α, называемый температурным коэффициентом сопротивления, численно равен относительному приращению сопротивления при нагревании проводника на 1°С. Температурный коэффициент сопротивления чистых металлов равен приблизительно 0, 004 °С -1, что означает увеличение их сопротивления на 4 % при повышении температуры на 10 °С. Отрицательным температурным коэффициентом сопротивления обладают уголь и электролиты, для которых α≈—0, 02 на 1 °С.
В ряде металлов и сплавов при понижении температуры до очень низких значений порядка единиц или десятка градусов Кельвина (0 К≈—273 °С) возникает явление сверхпроводимости. Температура, при которой наступает это явление, называется критической (Т кр) или «точкой скачка». При понижении температуры до критической по проводнику может проходить электрический ток при отсутствии напряжения между его концами, иначе говоря, электрическое сопротивление проводника падает практически до нуля Проводник, находящийся в таком состоянии, называют сверхпроводником. В сверхпроводнике даже при значительных плотностях тока совершенно не выделяется тепло. Отсутствие магнитного поля в сверхпроводнике объясняется тем, что в его поверхностном слое (10 -5 см) появляются токи, магнитное поле которых компенсирует внешнее магнитное поле.
Сильное внешнее магнитное поле, так же как и сильное магнитное ноле, вызванное большим электрическим током, проходящим по самому сверхпроводнику, разрушает состояние сверхпроводимости. Последнее обстоятельство затрудняет получение в сверхпроводнике больших токов и больших плотностей тока. В последние годы получены металлооксидные керамики с температурой сверхпроводящего перехода порядка 100 К (—173 °С). Эта температура выше, чем у жидкого азота, ~78 К. (—195 о С), а значит, металлооксидная керамика, находящаяся в жидком азоте, становится сверхпроводящей. Жидкий азот — дешевый материал (получают непосредственно из воздуха). Поэтому можно ожидать широкого применения сверхпроводников в технике, например, для кабелей передачи электроэнергии с очень высоким КПД, которые заменят воздушные ЛЭП, для железнодорожного транспорта на сверхпроводящем «подвесе», который будет расходовать в десятки раз меньше энергии, чем обычные поезда.