Γιατί η ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας;
Ο μηχανισμός ηλεκτρικής αγωγής στα μέταλλα:
* Δωρεάν ηλεκτρόνια: Τα μέταλλα έχουν μια μοναδική δομή όπου τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος συνδέονται χαλαρά με τα άτομα και μπορούν να κινούνται ελεύθερα σε όλο το μεταλλικό πλέγμα. Αυτά τα "ελεύθερα ηλεκτρόνια" είναι υπεύθυνα για την ηλεκτρική αγωγιμότητα.
* ταχύτητα μετατόπισης: Όταν εφαρμόζεται τάση σε ένα μέταλλο, αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
Αντίκτυπος της θερμοκρασίας:
* Αυξημένη θερμική δόνηση: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα άτομα μετάλλου δονείται πιο έντονα. Αυτή η αυξημένη δόνηση διαταράσσει τη ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων.
* συγκρούσεις: Τα δονητικά άτομα συγκρούονται συχνότερα με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, διασκορπίζοντας τα και παρεμποδίζοντας την κίνηση τους προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.
* Μειωμένη ταχύτητα μετατόπισης: Το καθαρό αποτέλεσμα είναι μια μειωμένη ταχύτητα μετατόπισης των ηλεκτρονίων, οδηγώντας σε χαμηλότερο ηλεκτρικό ρεύμα για την ίδια εφαρμοζόμενη τάση.
* Αντίσταση: Δεδομένου ότι η αντίσταση είναι η αντίθεση στην τρέχουσα ροή, οι αυξημένες συγκρούσεις οδηγούν σε υψηλότερη αντίσταση και χαμηλότερη αγωγιμότητα.
Συνοπτικά:
Η αυξημένη θερμική δόνηση των ατόμων σε υψηλότερες θερμοκρασίες καθιστά πιο δύσκολο για τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινούνται ελεύθερα μέσω του μεταλλικού πλέγματος. Αυτό οδηγεί σε περισσότερες συγκρούσεις, μειωμένη ταχύτητα μετατόπισης και τελικά μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας.
