Как изменяется сопротивление при нагреве металлов

В школьном курсе физики описано, как изменяется сопротивление проводников при нагреве — оно увеличивается.

Коэффициент относительного увеличения удельного сопротивления при нагреве для большинства металлов близок к 1/273 =0,0036 1/°С (отличия находятся в пределах 0,0030 — 0,0044). А как изменяется сопротивление металла при его плавлении?

На рис.1 показан график изменения удельного сопротивления меди при нагреве. Как видно, при температуре плавления наблюдается скачок сопротивления в 2,07 раза.

Таким образом, от нормальной температуры (20°С) до температуры плавления удельное сопротивление меди увеличивается в 5,3 раза (коэффициент К1), при плавлении увеличивается еще в 2,07 раза (коэффициент К2), а всего в 10,82 раза (коэффициент КЗ = К1К2).

Рис. 1. График изменения удельного сопротивления меди при нагреве.

Эти коэффициенты приведены для различных металлов в таблице, где В — сопротивление километрового отрезка провода из данного металла сечением 1 мм2, Тпл — температура плавления металла (металлы расположены в порядке возрастания сопротивления).

* Ввиду особых свойств никеля данные не приводятся (см. ниже).

** Данных обнаружить не удалось.

*** Нормальной температурой для ртути считается температура плавления (-39°С).

Для никеля удельное сопротивление ведет себя весьма необычно (рис.2). Вначале оно нарастает, но только до температуры 358°С, а затем резко уменьшается и при температуре выше 400°С становится меньше, чем при комнатной температуре.

Рис. 2. График изменения удельного сопротивления никеля при нагреве.

Весьма необычным металлом является висмут. У него удельное сопротивление при плавлении резко уменьшается, причем так, что сопротивление расплавленного металла ниже, чем у твердого при комнатной температуре.

Можно еще обратить внимание на высокое значение коэффициента К1 для вольфрама. Вот почему у лампочек накаливания сопротивление нити накала в момент включения во много раз меньше, чем в рабочем режиме (отчего они чаще всего и перегорают).

Михеев Н. В.

Статья была опубликована в журнале «РА-Электрик»