高校物理

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5分でわかる!抵抗率と温度の関係

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5分でわかる!抵抗率と温度の関係

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この動画の要点まとめ

ポイント

抵抗率と温度の関係

高校物理 電磁気26 ポイント1 全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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抵抗値R は、 電流の流れにくさ を表す数値でしたね。抵抗の断面積Sが小さければ小さいほど、抵抗の長さℓが長ければ長いほど、電流は流れにくくなり、
R=ρ×(ℓ/S)
で表されました。ρは抵抗率です。

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この 抵抗率ρ は抵抗の物質によって決まる値ですが、 温度によって変化 することがあるのです。

温度が上がる→抵抗率が増加

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結論から言うと、 温度が上がる抵抗値Rも抵抗率ρもどんどん増加する のです。温度が0[℃]のときの抵抗率をρ0、温度がt[℃]のときの抵抗率をρとすると、ρとρ0の関係式は次のように表されます。

高校物理 電磁気26 ポイント1 くまちゃん囲み

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温度が上昇すればするほど、1次関数的に抵抗率が増加するんですね。 α のことを 温度係数 と言い、通常の抵抗の場合は正の値を取ります。

熱振動が自由電子の移動を妨げる

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温度が上がる抵抗値Rも抵抗率ρもどんどん増加する のはなぜかわかりますか?

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これには、 熱振動 と言う現象が大きくかかわっています。 熱振動 とは、原子の振動のことで、 温度が高ければ高いほど振動が激しくなります。 温度が高いとき、抵抗の物質を構成している原子・分子も振動が激しくなりますね。この抵抗の中をマイナスの電荷(自由電子)が移動しようとすると、振動する分子に妨げられながら移動することになります。衝突する度合いが増えれば、それだけ抵抗されていることになるので、抵抗値はどんどん増えていきます。

高校物理 電磁気26 ポイント1 左の図

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温度t[℃]と抵抗率ρの関係をグラフで表すと、以下のように1次関数で表されます。

高校物理 電磁気26 ポイント1 全部

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温度が上昇すればするほど、抵抗率が増加し、温度が低下すればするほど、抵抗率はどんどん減少します。温度が低下すると、最終的には 抵抗0超伝導 の状態になります。 超伝導 の状態では、抵抗でジュール熱が発生することがなく、エネルギーの損失がありません。したがって、少しの電圧で、いつまでも電流を流し続けることができる状態なのです。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

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