С ростом температуры проводника время, затраченное каждым свободным электроном на прохождение расстояния свободного пробега (расстояния между двумя последовательными столкновениями с ионами), уменьшается, а амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки увеличивается. В результате растет число столкновений электронов с ионами. При этом скорость электронов, передавшую кинетическую энергию ионам полностью, уменьшается почти до нуля. А это приводит к возрастанию сопротивления проводника.
Опыты показывают, что относительное изменение сопротивления металлического проводника прямо пропорционально изменению его температуры:
R-R0
R0 = αΔT, (5)
R = R0( 1 + αΔT ). (6)
Здесь R0 — сопротивление проводника при 273 K (0°C) R — сопротивление проводника при температуре Т, α — температурный коэффициент сопротивления.
• Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при изменении его температуры на 1K (1°C).
При нагревании проводника его геометрические размеры изменяются незначительно, поэтому эти изменения можно не учитывать. В таком случае с учетом формулы (4) получим, что удельное сопротивление металлического проводника линейно зависит от температуры (c):
ρ = ρ0( 1 + αΔT ). (7)
Сверхпроводимость. В 1911 году голландский физик X. Камерлинг-Оннес (1853 - 1926), охлаждая чистую ртуть (без примеси) в жидком гелии, обнаружил, что удельное сопротивление ртути постепенно уменьшается, однако при достижении температуры 4ДК оно резко падает до нуля (d). Это явление назвали сверхпроводимостью. За проведенные работы Камерлинг-Оннес был удостоен Нобелевской премии по физике в 1913 году.
• Сверхпроводимость — свойство вещества, выраженное в обладании бесконечной удельной проводимостью при температурах ниже некоторого значения, называемого критической температурой.
В 1986 году немецкий физик Йоханнес Беднорц (1950 г.) и швейцарский физик Карл Мюллер (1927 г.) обнаружили способность керамики на основе оксидов меди, лантана и бария переходить в сверхпроводящее состояние при 30 К. За работы по высокотемпературной проводимости они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1987 году. В настоящее время сверхпроводимость керамики с различными примесями стала возможной при более высоких температурах 100K÷169K. После проведения многочисленных экспериментов были выявлены необыкновенные свойства сверхпроводников. Например, установлено, что если в электромагните, изготовленном из сверхпроводящей керамики, с помощью источника тока создать электрический ток, то сила тока в этом электромагните продолжительное время остается неизменной даже после удаления источника тока.