Краткие сведения из теории
Электрорадиоматериалы
Методические указания к лабораторным работам
Санкт-Петербург 2000 УДК 621.315.4
Составители: ст. преп. Г. И. Иванова, доценты Г. А. Татарникова, Б. В. Фролов, С.А. Гусев. Подготовка к переизд.: доценты С.А. Гусев, И.К. Желанкина, Л.Ф. Погромская; под ред. С.А.Гусева.
Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам./ Под ред. С.А.Гусева. Изд. второе пер. и доп.; Балт. гос. техн. ун -т, СПб., 2000, с.
Ил. 26, табл. 18.
©
Содержание Работа 1. Исследование электрических свойств проводниковых материалов........ 4 1. Краткие сведения из теории...................................................................................................................................... 4 2. Описание экспериментальной установки.......................................................................................................... 6 3. Порядок проведения работы....................................................................................................................................... 6 4. Оформление отчета......................................................................................................................................................... 7 Работа 2. Исследование свойств терморезисторов............................................................................. 7 1. Краткие сведения из теории....................................................................................................................................... 7 2. Описание экспериментальной установки........................................................................................................... 9 3. Порядок выполнения работы...................................................................................................................................... 9 4. Оформление отчета...................................................................................................................................................... 10 Работа З. Исследование свойств варисторов......................................................................................... 11 1. Краткие сведения из теории..................................................................................................................................... 11 2. Описание экспериментальной установки........................................................................................................ 12 3. Порядок выполнения работы.................................................................................................................................... 13 4. Оформление отчета...................................................................................................................................................... 14 Работа 4. Исследование свойств фоторезисторов............................................................................... 14 1. Краткие сведения из теории..................................................................................................................................... 14 2. Описание экспериментальной установки........................................................................................................ 16 3. Порядок проведения работы..................................................................................................................................... 16 4. Оформление отчета...................................................................................................................................................... 17 Работа 6. Исследование свойств сегнетоэлектриков..................................................................... 17 1. Краткие сведения из теории..................................................................................................................................... 17 2. Описание экспериментальной установки........................................................................................................ 19 3. Порядок выполнения работы.................................................................................................................................... 19 4. Оформление отчета...................................................................................................................................................... 21 Работа 7. Исследование свойств ферромагнитных материалов.......................................... 21 1. Краткие сведения из теории..................................................................................................................................... 21 2. Описание экспериментальной установки........................................................................................................ 23 3. Порядок выполнения работы.................................................................................................................................... 24 4. оформление отчета....................................................................................................................................................... 25 Работа 1. Исследование электрических свойств проводниковых материалов Цель работы: 1) определение удельных сопротивлений проводниковых материалов низкого и высокого сопротивления и их зависимости от температуры; 2) определение зависимости величины электродвижущей силы термопар от температуры; 3) оценка длины свободного пробега электронов в различных проводниковых материалах. Краткие сведения из теории Основные свойства проводниковых материалов характеризуются величиной удельного сопротивления электрическому току r , температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления a r (ТКr), величиной термоэлектродвижущей силы ЕТ. Наилучшими проводниками электрического тока являются металлы. Механизм протекания тока в металлах, находящихся в твердом или жидком состояниях, обусловлен движением свободных электронов, поэтому металлы являются материалами с электронной электропроводностью. Электропроводность металлов зависит от совершенства кристаллической решетки: чем меньше дефектов имеет кристаллическая решетка, тем выше электропроводность. Поэтому чистые металлы обладают наименьшими значениями удельного сопротивления, а сопротивление сплавов всегда выше сопротивлений металлических компонентов, входящих в их состав. Металлические проводниковые материалы могут быть разделены на проводники малого сопротивления (r £ 0,1 мкОм×м) – медь, серебро, алюминий и т. д., и проводники (сплавы) высокого сопротивления. Последние в свою очередь делятся на термостойкие сплавы для электронагревательных приборов – нихром, хромаль, фехраль и др., и термостабильные сплавы для образцовых резисторов – манганин, константан. B соответствии с электронной теорией металлов: , (1.1) где mo = 9,109×10-31 кг, e = 1,602×10-19 Кл – масса покоя и заряд электрона; » 105 м/с – средняя скорость теплового движения электронов; no = 1028 м-3 — число электронов в единице объема; l ср – средняя длина свободного пробега электронов. Величина удельного электрического сопротивления проводников в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов l ср. С повышением температуры амплитуда колебаний узлов кристаллической решетки увеличивается, средняя длина свободного пробега электронов уменьшается (рис.1.1), а удельное сопротивление возрастает. произведение удельного сопротивления на величину средней длины свободного пробега электрона является величиной постоянной r × l ср = а = const. Температурным коэффициентом удельного сопротивления a r (ТК r ) называется относительное изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один Кельвин (градус): (1.2) Зависимость удельного сопротивления от температуры вызывается не только уменьшением длины свободного пробега электронов, но и увеличением линейных размеров проводника. Поэтому a r имеет две составляющие: a r = a R + a l, (1.3) где a R – температурный коэффициент сопротивления в данном интервале температур; a l – температурный коэффициент линейного расширения проводника, значения которого приведены в табл. 1.1. У чистых металлов a r >> a l, поэтому для них a r » a R. для термостабильных металлических сплавов такое приближение не справедливо. Таблица 1.1
Температурный коэффициент электрического сопротивления (ТКR) резистора определяется выражением , (1.4) где Ro –сопротивление проводника при температуре То. Производная определяется по касательной к кривой R ( T ) (рис.1.2). Для определения производной dR / dT = d R/ d q (Т –температура в градусах Кельвина, q – в °С) строится зависимость R( q ) (рис. 1.2). При заданной температуре (точка A) проводится касательная к кривой R( q ), на которой выбирается участок ab произвольной длины. Производная определяется выражением d R/ d q » D R / D q. экспериментально удельное электрическое сопротивление определяется по формуле: , (1.5) где R – электрическое сопротивление проводника, S, I –площадь поперечного сечения и длина проводника. При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Причиной этого являются неодинаковые значения работ выхода электронов и различные значения концентрации свободных электронов в соприкасающихся металлах. Термопарой называется устройство, содержащее спай двух проводников или полупроводников. Если спай двух металлов А и В (термопара) имеет температуру T 1 , а свободные (неспаянные) концы температуру T 2, причем T 1 > T 2 , то между свободными концами возникает термо-э.д.с. , (1.6) где – коэффициент термо-э.д.с. или относительная удельная термо-э.д.с., k =1,381×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, е – заряд электрона, п1, п2 – концентрации свободных электронов в соприкасающихся металлах. В термопарах используют проводники, имеющие большой и стабильный в рабочем диапазоне температур коэффициент термо-э.д.с.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (160)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |