Нагрев при протекании электрического тока.

[jast321]

Здравствуйте.
Помогите пожалуйста разобраться "почему при протекании электрического тока выделяется тепло?
Что происходит внутри проводника на атомном уровне? Есть кристалическая решетка состоит из атомов. Вокруг каждого атома на своих орбитах вращаются электроны. Ток это упорядоченное движение заряженных частиц.
Тогда при движении электронов эти несвязанные электроны начинают движение.

Получается, они как бы прыгают по орбитам атомов, т.е. (емли рассмотреть отдельный атом) один электрон освобождает место на орбите, то другой его занимает.
Выходит, что в момент занятия электроном места на орбите електрон передает свою кинетическую энергию, что вызывает некое колебание целого атома (ядра и электронов вращающихся вокруг него), и вследствии чего происходит выделение тепловой энергии?

[warlock66613]

Да, более или менее так. Более точное/подробное объяснение требует привлечения зонной теории и понятия квазичастиц.

-- 26.02.2018, 11:53 --

Ещё можно добавить, что для идеального кристалла без дефектов и теплового колебания остова сопротивление равно нулю.

[jast321]

Далее увеличиваем сопротивление. Что происходит с кристалической решоткой и атомами ? Добавляется какай то примесь, которая на что то влияет?

[warlock66613]

jast321 в сообщении #1294417 писал(а):

Далее увеличиваем сопротивление.

Это как?

[jast321]

Всмысле проводимость 10 Ом и 1000 Ом. В чем различия на атомарном уровне?

[warlock66613]

Нет различия, просто вторая проволока в сто раз длиннее.

[jast321]

Вопрос не о проволоке.
Есть два одинаковых непроводочных smd резистора одинакоаого размера. У них имеется слой напыленич, который создает сопротивление.

[realeugene]

jast321 в сообщении #1294423 писал(а):

У них имеется слой напыленич, который создает сопротивление.

Разные вещества, разная толщина слоя, разная длина (там печатают проводник какой-то формы, а не просто напыляют всё равномерно).

[jast321]

Я могу только предположить, что в состав решетки добавляется примесь, у которой на у которой на орбите атома вращается либо меньше электронов, либо они как то сильнее связаны с ядром?

-- 26.02.2018, 12:23 --

Мне имено интересно, что на атомарном уровне происходит.
Предположим идинаковые размеры, толщина слоя , длина, ширина.

[realeugene]

jast321 в сообщении #1294425 писал(а):

Я могу только предположить, что в состав решетки добавляется примесь

Вы имеете в виду, что используется сплав вместо чистого металла? У сплавов, конечно, удельное сопротивление отличается от чистого металла. Вот только не уверен, что сплавы напыляют. Вопрос чисто технологический. У каждого вещества есть удельное сопротивление, иногда оно достаточно стабильно, чтобы использовать в резисторах, и иногда его можно напылить, чтобы использовать в SMD резисторах. Тогда остаётся из этого вещества сформировать на поверхности подложки проводник некоторой формы и получить рассчитываемое по школьной формуле сопротивление.

-- 26.02.2018, 11:34 --

jast321 в сообщении #1294425 писал(а):

Мне имено интересно, что на атомарном уровне происходит.

А на атомарном уровне электроны проводимости обобществлены и быстро бегают между атомами сами по себе, рассеиваясь на примесях и других неоднородностях кристаллической решетки. При приложении к ним электрического тока они начинают дрейфовать, продолжая при этом рассеиваться. Чем короче длина свободного пробега электронов - тем выше сопротивление и тем больше генерируется энтропии при той же плотности тока. В данной ситуации энтропия = тепло.

[wrest]

jast321 в сообщении #1294425 писал(а):

Я могу только предположить, что в состав решетки добавляется примесь,

Пленку напыляют (на диэлектрик), а затем травят в пленке дорожки. У резисторов разных номиналов получается разная длина и сечение пленки, а оттого и разное сопротивление.

[warlock66613]

Простого способа расчёта удельной проводимости из первых принципов нет.

[jast321]

То, что от толщины и длины зависит проводимость с этим ясно.
перефразирую вопрос.
Почему сопротивление сплава отличается от сопротивления чистого металла? В чем кроется различия в структуре кристалической решетки?

-- 26.02.2018, 12:46 --

realeugene в сообщении #1294427 писал(а):

jast321 в сообщении #1294425 писал(а):

jast321 в сообщении #1294425 писал(а):

Мне имено интересно, что на атомарном уровне происходит.

А на атомарном уровне электроны проводимости обобществлены и быстро бегают между атомами сами по себе, рассеиваясь на примесях и других неоднородностях кристаллической решетки. При приложении к ним электрического тока они начинают дрейфовать, продолжая при этом рассеиваться. Чем короче длина свободного пробега электронов - тем выше сопротивление и тем больше генерируется энтропии при той же плотности тока. В данной ситуации энтропия = тепло.

Т.е. сопротивление примеси от металла отличается потому, что у примеси длина свободного пробега меньше? Это достигается
Изменением/перестроением кристалической решетки определенным образом ?

[realeugene]

jast321 в сообщении #1294434 писал(а):

Т.е. сопротивление примеси от металла отличается потому, что у примеси длина свободного пробега меньше? Это достигается
Изменением/перестроением кристалической решетки определенным образом ?

Нет, в сплаве длина свободного пробега иная. Как одна из причин. Вообще, это сложный вопрос, вам уже написали:

warlock66613 в сообщении #1294431 писал(а):

Простого способа расчёта удельной проводимости из первых принципов нет.

Существуют экспериментально исследованные табулированные физические свойства веществ, их обычно и используют. Существуют в физике твёрдого тела и сложные теоретические модели, работающие с большей или меньшей степенью точности. Которые вам на пальцах тут никто не перескажет.

[jast321]

Понятно.


Почему наступает сверхпроводимость при определенно низких температурах? Электрон ведь при протекании тока все так же перескакивает с орбиты на орбиту. Почему в этом случае он не передает атому свою энергию ?

Хорошо.


У меня еще есть вопрос касаемо p-n перехода.
С нагревом там точно также , (рассмотрев структуру "n" и отдельный атом примеси) при протекании тока электрон занимает место на орбите атома, тем самым передавая ему свою кинетическую энергию, которая преобразуется в тепло ? То есть електрон перепрыгивает с орбиты на орбиту?