Теорія:

Ми вже знаємо, що:
Електричний струм — це напрямлений рух заряджених частинок.
Розглянемо внутрішню будову металевих провідників.
 
220.jpg

У будь-якому металі частина електронів покидає свої місця в атомі, у результаті чого атом перетворюється на позитивний йон. Позитивні йони та нейтральні атоми в металах розміщуються у строгому порядку, утворюючи так звані кристалічні ґратки.
За відсутності електричного поля вільні електрони всередині металевого провідника рухаються хаотично у вигляді електронного газу.
Негативний заряд усіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх йонів кристалічних ґраток. Тому за звичайних умов металевий провідник електрично нейтральний.
У \(1899\)р. німецький фізик-експериментатор Карл Рікке довів, що під час проходження провідником електричного струму йони не переміщуються, а в різних металах переміщуються лише електрони.
За відсутності у провіднику електричного поля електрони рухаються хаотично, подібно до того, як рухаються молекули газів або рідин. У будь-який момент часу швидкості руху різних електронів відрізняються значенням і напрямком. За наявності у провіднику електричного поля електрони, зберігаючи свій хаотичний рух, починають зміщуватися в напрямку позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і їх упорядкований рух.
 
221.jpg
Електричний струм у металах — це напрямлений рух електронів під дією електричного поля.
В \(1916\)р. американський фізик Р. Толмен і шотландський фізик Б. Стюарт розкручували до великої швидкості котушку з мідного тонкого дроту навколо її осі, потім різко гальмували її і при цьому реєстрували в колі короткочасний електричний струм, зумовлений інерцією носіїв заряду, якими виявилися саме електрони.
 
Проведемо дослід
 
З’єднаємо сталеву спіраль із джерелом струму й підігріватимемо її в полум’ї спиртівки. Напругу будемо підтримувати незмінною. Дослід демонструє: у міру нагрівання спіралі сила струму в ній зменшується, а це означає, що опір спіралі зростає. Якщо провести подібні досліди зі спіралями, виготовленими з інших речовин, можна переконатися, що зі збільшенням температури опір цих спіралей також збільшується, але зміна опору кожного разу буде іншою.
 
222.jpg

Опір металевого провідника збільшується в разі підвищення температури та зменшується в разі її зниження.
Зміна опору залежить від матеріалу, з якого виготовлений провідник.
 
Знаючи, як залежить опір металевого провідника від температури, можна, вимірявши опір провідника, визначити його температуру. Цей факт покладено в основу роботи так званих термометрів опору.
 
Чи можна зробити так, щоб електричний струм в провіднику протікав без втрат?
 
У \(1911\)р. нідерландський учений Г. Камерлінг-Оннес, досліджуючи, як поводиться ртуть за температур, близьких до абсолютного нуля \((-273°С)\), помітив дивне явище: в разі зниження температури ртуті до \(4,15 К (-269 °С)\) її питомий опір стрибком падає до нуля. Подібне відбувалося з оловом, свинцем та іншими металами. Це явище назвали надпровідністю.
Надпровідність — властивість багатьох провідників, що полягає в тому, що їх електричний опір стрибком падає до нуля при охолоджуванні нижче певної критичної температури.
Надпровідність неможливо пояснити з погляду елементарної електронної провідності металів. У \(1957\)р. група американських учених і незалежно від них радянський учений М. М. Боголюбов розробили квантову теорію надпровідності.
Джерела:
Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар Я. Божинова, С. О. Довгий, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара О. Довгого. — X. : Вид-во «Ранок», 2016. — 240 с. : іл., фот.
Фізика : підруч. для 8 кл. загальноосвіт. навч. закладів / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2016. — 256 с.
https://www.fizikanova.com.ua