- •М. В. Шкаруба материаловедение. Технология конструкционных материалов
- •Введение
- •Классификация материалов по электрическим свойствам
- •Классификация материалов по магнитным свойствам
- •Наибольшее распространение из конструкционных материалов нашли металлы и сплавы. Поэтому в разделе «Конструкционные материалы» основное внимание уделено металлам и сплавам.
- •Лабораторная работа № 1
- •Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 2 исследование влияния температуры на удельное сопротивление чистых металлических проводников
- •Теоретические положения
- •Описание установки и обработки результатов измерения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 3 исследование криопроводимости металлов
- •Теоретические положения
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4 исследование влияния температуры на удельное сопротивление сплавов высокого сопротивления
- •Теоретические положения
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 5 исследование влияния температуры на удельную электропроводность полупроводника
- •Теоретические положения
- •Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 исследование нелинейных характеристик керамических полупроводников
- •Теоретические положения
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 7 исследование свойств ферримагнитных материалов
- •Лабораторная работа № 8 испытание материалов на растяжение
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Часть 1. Лабораторные работы на стендах 5
- •Часть 2. Лабораторные работы на эвм 48
- •Лабораторная работа № 2
- •Исследование влияния температуры на удельное сопротивление сплавов высокого сопротивления 68
- •Лабораторная работа № 7
Лабораторная работа № 2 исследование влияния температуры на удельное сопротивление чистых металлических проводников
Цели работы:
Построить типичные зависимости изменения удельного сопротивления чистых металлических проводников от температуры = f(t).
Определить по ним средние значения температурных коэффициентов удельного сопротивления линейных участков TKc.
Найти коэффициент изменения удельного сопротивления при плавлении К.
Теоретические положения
Твердыми проводниками являются металлы, металлические сплавы и некоторые модификации углерода. В данной работе рассматриваются чистые металлические проводники.
При изменении температуры сопротивление проводника изменяется, это объясняется изменением удельного сопротивления металла , а также изменением геометрических размеров твердых проводников при нагревании.
На рисунке 2.1 приведены типичные кривые изменения удельных сопротивлений металлических проводников [6] в зависимости от температуры (при положительных значениях температуры).
Рис. 2.1. Типичные кривые изменения удельных сопротивлений металлических проводников в зависимости от температуры
У большинства чистых металлов у зависимости = f(t) наблюдается линейный участок до температур, близких к точке плавления (исключение составляют лишь ферромагнитные материалы). Увеличение удельного сопротивления с ростом температуры вызвано увеличением амплитуды тепловых колебаний атомов. Это приводит к возникновению дополнительных препятствий на пути направленного движения свободных электронов, уменьшению средней длины свободного пробега электрона и, как следствие, росту удельного сопротивления.
При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления приблизительно в 1,5–2 раза (рис. 2.1). Это вызвано тем, что большинство металлов при плавлении увеличивают объем, т.е. плотность уменьшается. Но у некоторых металлов (галлий, висмут, сурьма) при плавлении объем уменьшается (аналогично льду), поэтому у них уменьшается скачком удельное сопротивление (это изменение характеризуется коэффициентом Кρ).
Относительное изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один градус называют температурным коэффициентом удельного сопротивления (и обозначают TK или ):
TK = .
В области линейной зависимости = f(t) справедливо выражение:
= o [1 + TKc ( t – to )],
где TKc – так называемый, средний температурный коэффициент удельного сопротивления данного материала в диапазоне температур от to до t; o – удельное сопротивление материала при начальной (базовой) температуре линейного диапазона to; to, t – диапазон изменения температур линейного участка.
Величина среднего температурного коэффициента удельного сопротивления определяется по формуле
TKc = .
Из формулы следует, что величина TKc зависит от начального значения o, т.е. выбора начала линейного диапазона. В справочниках обычно принимают to = 0 С. Единицы измерения температуры (К или С) на величину TKc не влияют.