Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

1.1 Цель работы:
а) определение удельного сопротивления проводниковых
материалов и его зависимости от температуры;
б) вычисление температурного коэффициента удельного со-
противления.
1.2 Краткие сведения из теории
Проводниками называют вещества, основным электриче-
ским свойством которых является высокая электропроводность,
т.е. способность хорошо проводить электрический ток.
Проводниковые материалы подразделяются на две группы:
металлы высокой проводимости; сплавы высокого сопротивления.
Первая группа используется для изготовления проводов,
жил, кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов,
вторая группа для изготовления резисторов, нитей ламп накали-
вания, спиралей нагревательных приборов, термопар и т.п.
Основные свойства проводниковых материалов характе-
ризуются величиной удельного сопротивления р и температурным
коэффициентом удельного электрического сопротивления .
На практике вначале оценивают полное сопротивление об-
разца R. Далее рассчитывается значение р:

Электропроводность металлов зависит от совершенства
кристаллической решетки: чем меньше дефектов имеет кристал-
лическая решетка, тем выше электропроводность. Поэтому чи-
стые металлы обладают наименьшими значениями удельного со-
противления, а сопротивление сплавов всегда выше сопротивле-
ний металлических компонентов, входящих в их состав.
Сплавом называется механическая или химическая смесь не
менее двух металлов. В сплавах, состоящих из двух или несколь-
ких металлов, кристаллическая решетка имеет неправильную
форму из-за внедрения ионов одного металла в кристаллическую
решетку другого, вследствие этого удельное сопротивление спла-
вов больше по сравнению с чистыми металлами.
Увеличение температуры не приводит к росту концентрации
электронов n, но увеличивает амплитуды колебаний закреплен-
ных ионов. По этой причине увеличивается вероятность столкно-
вения электронов с ионами, т.е. снижается длина свободного
пробега и возрастает удельное сопротивление.
Для большинства чистых металлов в диапазоне температур
от комнатной до температуры плавления справедлива линейная
зависимость удельного сопротивления от температуры.
Так как с ростом температуры наблюдается рост удельного
сопротивления металлов и сплавов, величина температурного ко-
эффициента удельного сопротивления  больше нуля, причем
для металлов она выше, чем для сплавов. Более того, для некото-
рых сплавов величина  может приобретать небольшое отрица-
тельное значение (т.е. с ростом температуры снижается ). Это
объясняется тем, что в некоторых сплавах при повышении тем-
пературы возможно возрастание концентрации электронов.
1.3 Порядок проведения работы
Экспериментальная установка состоит из печи, термометра,
образцов проводниковых материалов. Электрическое сопро-
тивление измеряется омметром. Проводник, помещенный в печь,
следует подключить к входным зажимам омметра и замерить его
сопротивление в заданном диапазоне температур. Исследуемый
образец выполнен в виде проволоки, диаметр и длина которой
известны.
В ходе работы необходимо выполнить следующие действия:
1.3.1 Зафиксировать длину и диаметр металлической прово-
локи.
1.3.2 Включить омметр и записать его показания. Это со-
противление проволоки при комнатной температуре 20 °С.
1.3.3 Включить нагрев печи и фиксировать в таблице значе-
ния сопротивления при повышении температуры внутри печи на
каждые 5 градусов.
1.3.4 Продолжать эксперимент до 220 °С.
1.3.5 Выключить печь и омметр.
1.3.6 Поскольку работа выполняется в компьютерном вари-
анте, то перед закрытием программы следует сохранить результа-
ты в файле. Подробнее о работе с программой можно посмотреть
в Помощь  Справка по работе.
Эксперимент закончен и теперь необходимо обработать его
результаты.
1.3.7 Загрузить данные из файла в Excel или MathCAD. Об-
ратите внимание, что результаты записаны в файл в текстовом
формате. Рассчитать для каждой температуры значение удельно-
го сопротивления по формуле 1.1.
1.3.8 Построить график зависимости удельного сопротивле-
ния от температуры (в Excel тип диаграммы выбрать обязательно
«точечный»). Построить на том же графике линию тренда, т.е.
прямую по методу наименьших квадратов. В Excel для этого вы-
делить экспериментальную зависимость и при нажатии правой
кнопки мыши выбрать пункт «Добавить линию тренда». Тип ли-
нии тренда — линейный, параметры — «показывать уравнение
на диаграмме». Линия тренда строится для того, чтобы свести к
минимуму погрешности эксперимента.

1.3.11 Оформить отчет по работе. Пример отчета приведен в
Приложении 1.

Построение графиков и все расчеты производить на компь-
ютере с помощью программ Excel или MathCAD.