Szum termiczny (zwany też szumem Johnsona–Nyquista) wynika z losowego ruchu cieplnego ładunków w elementach o charakterze rezystancyjnym (w praktyce: także w linii transmisyjnej, bo ma ona straty i efektywną rezystancję). Im wyższa temperatura w kelwinach, tym silniejszy ruch termiczny i większy poziom generowanego szumu.
W ujęciu klasycznym moc szumu w paśmie rośnie proporcjonalnie do temperatury (często zapisywane jako zależność typu k·T·B dla mocy). Dla napięcia szumu w danym układzie i paśmie istotne jest, że wraz ze spadkiem temperatury poziom szumu maleje, a w granicy T → 0 K dąży do zera. Dlatego przy temperaturze bliskiej zera absolutnego oczekuje się szumu "bliskiego zero".
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "Bliski nieskończoności." – szum termiczny nie rośnie przy chłodzeniu; jest związany z energią cieplną, więc przy zanikaniu energii cieplnej nie ma mechanizmu powodującego wzrost do nieskończoności.
- "Około 10-krotnie większy niż w temperaturze pokojowej." – to sprzeczne z kierunkiem zależności (mniej kelwinów oznacza mniej szumu). Taki wybór wynika zwykle ze zgadywania bez znajomości prawa szumów.
- "Około 10-krotnie mniejszy niż w temperaturze pokojowej." – choć intuicyjnie "zimniej = mniej szumu" jest prawdziwe, liczba "10×" nie wynika z samej treści. Dodatkowo zależność napięciowa jest typowo pierwiastkowa względem temperatury, więc nie ma podstaw, by przyjmować akurat 10× bez obliczeń i danych.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli pytanie dotyczy temperatury bliskiej 0 K, zwykle sprawdza rozumienie granicy zera absolutnego: procesy czysto termiczne (jak szum termiczny) zanikają, więc poprawną intuicją jest odpowiedź "dąży do zera".
