 |
Короткі теоретичні відомості.
|
|
|
|
ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОГО ОПОРУ І ТКО ПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛІВ.
МЕТА РОБОТИ: отримання навичок визначення питомого опору провідників високої провідності і високого опору компенсаційним методом.
ЗАВДАННЯ.
1.1. Визначити величину питомих опорів кількох запропонованих провідникових матеріалів.
1.2. Прилади та матеріали:
1. Міст універсальний Е7-4.
2. Матеріали, які випробовуються.
3. Термометр.
4. Термопіч.
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.
Здатність матеріалів проводити едектричний струм зветься електропровідністю. Електропровідність характеризується питомою провідністю.
γ = еNμ[См/м] (2.1)
де е - заряд електрона; N - концентрація електронів; μ - рухливість електрона.
Питома провідність характеризує здатність матеріалу до утворення у середині його електричного поля. Електропровідність – це направлений рух електричних зарядів.
G=I/U [A/B=СМ] (2.2)
Величина, обернена питомої провідності матеріалу, є питомий електричний опір. Питомий електричний опір, згідно квантовій механіці, залежить від довжини вільного пробігу електрона на Lср: чим більше Lср , тим менший питомий електричний опір матеріалу.
В залежності від геометричних розмірів провідника повний електричний опір може бути виражений формулою:
R = ρ(L/S)[Ом·м/мм2]
ρ = R(S/L)[оммм2/м] = [мкОм·м] (2.3)
де r - питомий опір матеріалу, мкОм·м; R - повний опір матеріалу, Ом; S - площа поперечного перерізу матеріала, мм2; L – довжина провідниковрго матеріалу, м.
Отже визначення питомого опору матеріалів зводиться до визначення повного електричного опору досліджуваного матеріалу. Є багато методів визначення повного електричного опору досліджуваного матеріалу, але найбільш точним є компенсаційний метод.
|
|
|
Суть методу заключається в тому, що при поданні напруги на діагональ моста між точками 1-2 (Рис.2.1) вимірювальний пристрій, який включений в діагональ моста, буде показувати нульове значення, якщо міст буде збалансований (тоді опір плеч моста буде однаковий і поміж точками 3-4 не буде різниці потенціалів), і буде показувати значення, відмінне від нуля, якщо міст не збалансований (тоді опір плеч будуть різними і поміж точками 3-4 виникне різниця потенціалів, яку і зафіксує вимірювальний прилад).
Рисунок 2.1. Схема моста опорів.
Якщо міст розбалансований, то підбором опорів плечей моста резисторами R1; R2; R3 добиваємося балансу моста. При цьому вимірювальний прилад гальванометр – повинен показувати нульові (або мінімальні) значення.
Як відомо, зміна температури провідникових матеріалів дуже впливає на величину електричного опору провідникових матеріалів. Це пов’язано з тим, що зі зміною температури, наприклад, якщо вона збільшується, збільшується енергія вузлів кристалічної гратки провідника, що призводить до збільшення амплітуди коливань вузлів кристалічної решітки. Отже, ймовірність зіткнення вільних електронів з вузлами кристалічної решітки буде зростати, а це означає, що довжина середнього вільного пробігу електронів зменшується, що призводить до зменшення електропровідности провідника, а це означає, що його питомий електричний опір збільшиться.
Залежність електричного опору провідника від температури передається таким виразом:
Rt=R0(1+ 
Δt)Ом (2.4)
де Rt - опір провідника при температурі t1; Ro - опір провідника при температурі t0; ΔT - різниця температур; - температурний коефіцієнт електричного опору провідника.
Температурний коефецієнт опору (ТКR,ТКО) показує, як змінюється електричний опір зі зміною температури.
Згідно з формулою (2.4) температурний коефіцієнт електричного опору визначається
|
|
|
[K-1]
Отже практичне визначення температурного коефецієнта електричного опору зводиться до визначення опору при кімнатній температурі і опору після нагріву.
|
|
|
