高溫下金屬導體的電阻主要來自哪里
在高溫下，金屬導體的電阻主要來自于原子的熱振動對電子造成的散射。形象來說很簡單：金屬中的自由電子是基本不受原子核束縛作用的，因此可以自由跑來跑去，原子的質(zhì)量是電子的千倍量級，跑起來當然沒有那么快，但是原子卻在平衡位置附近不停地做熱振動。雖然原子間的空間相對單個電子來說，是非常巨大的，然而，因為原子的不停熱振動，就意味著電子在運動過程中它的“障礙物”是不停變換位置的，加上電子帶負電，和失去電子帶正電的原子實存在很強的電磁相互作用，那么原子位置的不斷變化，必然造成電子“瞄靶”困難。或者說，電子在運動過程會被原子拖來拽去，這就必然要減慢電子的運動速度，讓它的能量發(fā)生損失，于是電子的運動受到了阻礙，產(chǎn)生的電阻。
由此看來，溫度越高則意味著原子的熱振動越快，電子受到的阻礙效應(yīng)就會越強。對于金屬來說，電阻隨溫度上升是與溫度本身的平方成正比的，即R~T^2，因此溫度的效應(yīng)必然會造成電阻急劇地上升。如果保持輸入的電流大小不變，意味著單位時間通過的電子數(shù)目是不變的，因此電子會源源不斷把能量傳遞給原子，促使原子體系溫度不斷上升，電阻隨之不斷增加。根據(jù)焦耳定律，恒等電流下發(fā)熱與電阻成正比，即Q=I^2Rt。但是需要注意的，電阻發(fā)熱量并不等于固體本身的溫度，即電阻造成的熱未必會全部被金屬吸收，因為金屬本身也是處在外界環(huán)境中，它會與外界不斷交換熱量。比如通過熱量傳遞和熱輻射的形式把熱量傳出去。所以，金屬電阻造成的溫度上升會因為金屬熱量不斷傳走而###終停止。
其實仔細想一想，白熾燈就是這個原理。里面燈絲的電阻很大，通過氣氛保護起來不讓其氧化，通電之后就會不斷發(fā)熱，以致于白熾化發(fā)光。###終達到一個平衡，白熾燈可以持續(xù)發(fā)熱發(fā)光，也就可重復使用。然而保險絲則不同，它本身的熔點比較低，一旦通過大電流，急劇的發(fā)熱升溫足以讓其熔毀，斷開后就再也沒有電流了。
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