Файл: метод МЭТ 12345 раб.doc

Все чистые металлы с наиболее правильной кристаллической решёткой характеризуются наименьшими значениями удельного сопротивления: при-меси, искажая решётку, создавая значительное рассеяние электронов на микродефектах, приводят к его увеличению.

Таким же образом влияют все факторы, которые приводят к искажению электрического поля атомной решётки металла: наклёп и др. Типичная кри-вая изменения удельного сопротивления от температуры для медного про-водника представлена на рисунке 2.

В узких диапазонах температуры на практике допустима прямолиней-нокусочная аппроксимация этой зависимости и величина удельного сопроти-вления может быть подсчитана по формуле:

ρ _t = ρ₀ ·(1 + ТКρ ·ΔT), (3)

где ρ₀ – удельное сопротивление в начале диапазона.

Рис.2. Зависимость удельного сопротивления

меди от температуры (скачок при T_пл = 1083 ºC)

Величина называется с р е д н и м т е м п е р а т у р н ы м к о э ф -

Ф и ц и е н т о м удельного сопротивления в данном диапазоне температур

При фазовом переходе из одного агрегатного состояния в другое удельное сопротивление металлов изменяется скачкообразно (рис.2). Однако у метал-лов, плотность которых при плавлении уменьшается (висмут, сурьма, галл-лий), ρ при плавлении снижается.

Значительное возрастание ρ наблюдается при сплавлении двух металлов в том случае, если они образуют твёрдый раствор, т.е. создают при отверде-вании совместную кристаллизацию и атомы одного металла входят в кристаллическую решётку другого.

Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образу-ющих твёрдый раствор, от изменения содержания каждого из них представ-лена графически на рис.3.

Рис.3. Зависимость ρ сплава Ni-Cu

Наблюдается и определённая закономерность и в изменении α_l: относи-тельно высокими значениями α_l обладают чистые металлы, а у сплавов α_l меньше и даже может приобретать небольшие по величине отрицательные значения. Это объясняется тем, что у сплавов изменения ρ вызываются не только изменением подвижности носителей заряда, но в некоторых случаях и возрастанием концентрации носителей при повышении температуры.

3. Методика измерения сопротивления проводниковых материалов

Методы, применяемые для измерения электросопротивления, опре-деляются величиной измеряемого сопротивления и требуемой точностью исследования.

Величины измеряемого сопротивления принято условно подразде-лять на три группы:

1. электросопротивления более 100 000 Ом;

2. -||- -||- -||- от 1 до 100 000 Ом;

3. -||- -||- -||- менее 1 Ома.

При измерении электрических сопротивлений до 1 Ома, которые пред-ставляют непосредственный интерес в металловедческих исследованиях, не-обходимо принимать меры для предотвращения влияния соединительных проводов и контактов на результаты опыта, т.к. электросопротивление по-следних оказывается соизмеримым с сопротивлением изучаемых объектов.

Требованиям такого рода удовлетворяет метод двойного моста, позволя-ющий при достаточных навыках наблюдателя и исправности аппаратуры, производить измерения сопротивлений порядка 10^-4 Ом с точностью 1-5%. Такая точность пригодна для исследования внутренних превращений в спла-вах.

Измерение сопротивлений от 0.001 до 100 Ом производится по 2-х за-жимной схеме подключения моста постоянного тока МО-62 (рис.4) в следу-ющем порядке:

1. Измеряемое сопротивление R_x подключается согласно принципиальной

схеме (рис.4).

2. Переключатель схемы измерения ПС установить в положение «2з» (2 –

зажимная схема включения).

Рис.4. Мост постоянного тока МО-62 / схема подключения /

3. На переключатель плеч отношений «N» установить множитель (см. таб-лицу № 1 описания МО-62).

4. При последовательно нажатой кнопке «грубо» и «точно» вращением руко-яток переключателей «·100 Ом», «·10 Ом», «·1 Ом», «·0.1 Ом», «·0.001 Ом» (плечо сравнения) установить стрелку гальванометра на «0».

5. Результат измерения определяется по формуле:

R_x = N· R_Σ ,

где N – множитель, выставленный на переключателе плеч отношения

R_Σ = X1· 100 + X2· 10 + X3· 1 + X4· 0.1 + X5· 0.01 Ом.

X1, X2, X3, X4, X5 – показания рукояток переключателей плеча сравне-

ния соответственно «·100 Ом», «·10 Ом», «·1 Ом», «·0.1 Ом»,

«·0.001 Ом».

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципом работы моста сопротивлений МО-62.

2. Измерить сопротивление исследуемых материалов от комнатной темпера-

туры до 150 ºC.

3. Содержание отчёта

1. Начертить принципиальную схему измерений.

2. Построить график зависимости ρ = f(T), используя экспериментальные данные.

3. Привести теоретические зависимости ρ_T = f(T).

4. Сопоставить экспериментальные данные с результатами теоретического расчёта и дать письменное заключение по проделанной работе.

Таблица 1- Свойства металлов

3. Литература

1. Электрорадиоматериалы /под ред. Б. М. Тарева/. – М.: Высшая школа,

1978.

Справочные данные к лабораторной работе

МЕДЬ

l = 5 м (длина) d = 0.13 мм (диаметр)

ВОЛЬФРАМ

l = 5 м d = 0.072 мм

НИХРОМ

l = 5 м d = 0.2 мм

2) ρ _t = ρ₀ ·(1 + ТКρ ·ΔT) ΔT = T – T₀

ρ _t – удельное сопротивление проводника

(мкОм·м) при нагреве до температуры

T (градус)

ρ₀ – удельное сопротивление проводника

(мкОм·м) при комнатной температуре

T₀ (градус)

ТКρ – температурный коэффициент удельного

сопротивления

T₀ – комнатная температура (градус)

T – текущая температура (градус)

Контрольные вопросы к лабораторной работе

1. Объясните характер электропроводности проводниковых материалов.

2. Опишите основные параметры проводниковых материалов. Приведите

числовые значения параметров для основных проводниковых материалов.

3. Приведите и объясните зависимость удельного сопротивления проводни-

Ков от температуры. Дайте определение температурного коэффициента

удельного сопротивления.

4. Объясните увеличение удельного сопротивления при сплавлении двух ме-

таллов. Приведите примеры.

5. Опишите свойства меди и приведите примеры её марок.