лаба 2 шк

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЧИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ

Вариант №18

Выполнил:

студент группы Э-222с

Тарасов Д. Ю.

Проверил:

Шкаруба М.В.

Омск 2014

Цели работы:

1. Построить типичные зависимости изменения удельного сопротивления чистых металлических проводников от температуры  = f(t).

2. Определить по ним средние значения температурных коэффициентов удельного сопротивления обоих линейных участков TK_с.

3. Найти коэффициент изменения удельного сопротивления при плавлении К.

Теоретические положения к лабораторной работе

У некоторых металлов со сложной кристаллической структурой (галлий, висмут, сурьма) при плавлении уменьшается объем (аналогично льду), поэтому у них удельное сопротивление скачком уменьшается.

Это скачкообразное изменение сопротивления характеризуется коэффициентом изменения удельного сопротивления при плавлении К

К = ,

где - удельное сопротивление жидкого металла при температуре плавления;

- удельное сопротивление металла в твердом состоянии при температуре плавления.

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 + TKc  ( t - t_o )],

где TKc - так называемый средний температурный коэффициент удельного сопротивления данного материала в диапазоне температур от t_o до t ;

_o – удельное сопротивление материала при начальной (базовой) температуре линейного диапазона t_o ;

t_o , t - диапазон изменения температур линейного участка.

Величина среднего температурного коэффициента удельного сопротивления определяется по формуле:

TKc = 

Из формулы следует, что величина TKc зависит от начального значения _o, т.е. выбора начала линейного диапазона. В справочниках обычно принимают t_o = 0 С. Единицы измерения температуры (Кельвина или Цельсия) на величину TKc не влияют.

По значениям сопротивления R вычисляются удельные сопротивления

 = ,

где l – длина образца, м;

S – сечение образца, м²;

 - удельное сопротивление в Омм.

При вычислении температурного коэффициента ТК следует учесть,

что он равен

ТК = ТКR + ТКl,

где ТКR - температурный коэффициент сопротивления;

ТКl - температурный коэффициент расширения материала.

Согласно выводам электронной теории металлов значение ТК чистых металлов (кроме ферромагнитных) должно быть близким к 1/ T 0,004 K^-1.

А коэффициент ТКl у большинства чистых металлов в сотни раз меньше, поэтому можно принять ТК ТКR.

Проводник из висмута:

L=50 см

S=0,25 мм*мм

D≈0,56 мм

Таблица №1(исследование висмута):

№	t, ^оС	R,Ом	, мкОм*м	ТК
0	0	2,3203	1,1602	-
1	20	2,5151	1,2575	0,0041977
2	40	2,7104	1,3552	0,0042031
3	60	2,9061	1,453	0,0042078
4	80	3,1003	1,5501	0,0042020
5	100	3,2962	1,6481	0,0042059
6	120	3,4903	1,7451	0,0042020
7	140	3,6861	1,8431	0,0042045
8	160	3,8824	1,9412	0,0042077
9	180	4,0742	2,0371	0,0041994
10	200	4,2721	2,1361	0,0042059
11	220	4,4682	2,2341	0,0042077
12	240	4,6603	2,3302	0,0042020
13	260	4,8551	2,4276	0,0042017
14	265	4,9251	2,4676	0,0042363
15	268	4,9604	2,4802	0,0042456
16	271	4,9003	2,4501	0,0041030
17	271	2,1104	1,0552	-
18	274	2,0635	1,0317	-
19	280	2,0602	1,0301	-
20	300	2,0865	1,0433	0,0006383
21	320	2,1122	1,0561	0,0006310
22	340	2,1383	1,0692	0,0006318
23	360	2,1644	1,0822	0,0006322
24	380	2,1903	1,0952	0,0006315
25	400	2,2165	1,1082	0,0006322

Tk_pc1=0.0042017 1/град

Tk_pc2=0.0006322 1/град

K_p=p(17)/p(16)=0.4307

Графики R=f(t) и r=f(t) для висмута:

Проводник из алюминия:

L=80 см

S=0,05 мм*мм

D≈0,23 мм

Таблица 2 (исследование алюминия):

№	t, ^оС	R,Ом	r,мкОм*м	ТКr
0	0	0,5403	0,02702	-
1	50	0,6503	0,03252	0,0040718
2	100	0,7601	0,03801	0,0040681
3	150	0,8704	0,04352	0,0040730
4	200	0,9801	0,04901	0,0040700
5	250	1,0903	0,05452	0,0040718
6	300	1,2004	0,06002	0,0040724
7	350	1,3105	0,06553	0,0040729
8	400	1,4201	0,07101	0,0040709
9	450	1,5305	0,07653	0,0040726
10	500	1,6403	0,08202	0,0040718
11	550	1,7505	0,08752	0,0040725
12	600	1,8603	0,09302	0,0040718
13	640	1,9503	0,09751	0,0040776
14	650	2,0003	0,10002	0,0041572
15	660	2,0504	0,10252	0,0042347
16	660	3,3403	0,16702	-
17	670	3,3904	0,16952	-
18	700	3,4315	0,17158	0,0004041
19	750	3,5005	0,17503	0,0004059
20	800	3,5686	0,17843	0,0004043
21	850	3,6375	0,18188	0,0004049

Tk_pc1= 0.0040776 1/град

Tk_pc2= 0.0004049 1/град

K_p= p(16)/p(15)=1.6291

Графики R=f(t) и r=f(t) для алюминия:

Вывод: в ходе выполнения данной лабораторной работы мы построили типичные зависимости изменения удельного сопротивления чистых металлических проводников от температуры R=f(t) и r=f(t),определили по ним средние значения температурных коэффициентов удельного сопротивления линейных участков TKrc,нашли коэффициент изменения удельного сопротивления при плавлении Кr.