отчёт 6

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО — СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра Общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе № 6

По дисциплине:____________________Физика_______________________________

Тема: "Измерение сопротивлений низкоомных материалов"

Выполнил: студент АПМ-13 ___________ / Анисимов В.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Дата: ____________

Проверил: __доцент ____________ /Стоянова Т.В./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2014 год

Цель работы: Определение удельного сопротивления, контактного сопротивления, и удельной теплопроводности металлов низкоомных материалов с помощью измерительного усилителя.

Схема установки:

Рис.1 Принципиальная электрическая схема установки

ИП – источник питания, А – амперметр, V – вольтметр, У – измерительный усилитель, R – исследуемый образец с малым сопротивлением

Расчетные формулы:

, где

U – измеряемое мультиметром на выходе усилителя напряжение, [B]

U₀ – точность установки “нуля” вольтметра, [B]

K – усиленное значение

, где

U_обр — напряжение данного образца, [B]

I – сила тока, [A]

, где

l - длина, [м]

S – площадь сечение, [м²]

ρ — удельное сопротивление [Ом*м]

Результаты измерений:

Таблица 1. Вольт-амперная характеристика алюминиевого стержня

U₀ =0,005 K = 10³ d = 2,5 см l = 31,5 см

I, А	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2
U, В	0,04	0,043	0,046	0,051	0,055	0,058	0,062	0,065	0,07
RАl, Ом		1,2*10^-5	1,2*10^-5	1,46*10^-5	1,5*10^-5	1,44*10^-5	1,46*10^-5	1,42*10^-5	1,5* *10^-3

Пример вычислений:

=((0,021-0,017)*10^-3)/0,25=0,016*10^-3 Ом

R_ср=((0,016+0,015+0,013+0,015+0,018+0,0186+0,019+0,0185)* 10^-3)/8=0,017*10^-3 Ом

, ρ=SR/l=(3,14*0,025²*0,017*10^-3)/4*0,315=0,026 мкОм*м

Таблица 2. Измерение полного сопротивления R_п (с учётом контактного сопротивления R_к Al)

U₀ = 0,01 К= 10²

I, А	0	0,25	0,5	0,75	1
U, В	0,05	5,25	11,4	13,97	13,97
Rп, Ом		0,17	0,16	0,171	0,14
Rк, Ом		0,169	0,159	0,17	0,139

Пример вычислений:

=((4,35-0,01)*10^-3)/0,25=0,17 Ом

R_к= 0,17- 0,017*10^-3=0,169 Ом

Таблица 3. Вольт-амперная характеристика медного стрежня

U₀ =0,002 K = 10³ d = 2,5 см l = 31,5 см

I, А	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2
U, В	0,002	0,023	0,026	0,029	0,032	0,035	0,038	0,041	0,044
RCu, Ом		2,4*10^-5	2,2*10^-5	2*10^-5	1,8*10^-5	1,7*10^-5	1,6*10^-5	1,3*10^-5	1,5*10^-5

Пример вычислений:

=((0,023-0,002)* 10^-3)/0,25=0,84*10^-3 Ом

R_ср=((0,84+0,48+0,36+0,3+0,26+0,24+0,22+0,21)* 10^-3)/8=0,36*10^-3 Ом

, ρ=SR/l=(3,14*0,025²*0,36*10^-3)/4*0,315=0,5 мкОм*м

Таблица 4. Измерение полного сопротивления R_п (с учётом контактного сопротивления R_к Cu)

U₀ = 0,002 К= 10³

I, А	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2
U, В	0,01	1,74	3,45	5,15	6,82	8,5	10,15	12,8	13,5
Rп, Ом		0,069	0,0688	0,0684	0,0681	0,0679	0,0676	0,073	0,0674
Rк, Ом		0,06864	0,6844	0,6804	0,06774	0,06754	0,06724	0,07264	0,06704

Пример вычислений:

=((1,74-0,01)* 10^-3)/0,25=0,069 Ом

R_к=0,069- 0,36*10^-3= 0,06864Ом

Для алюминия:

, =437*10^-6

=2700*10³*6,022*10^-3/27=602,2*10²⁶ моль

, =10⁵ м/с

=1/2*1,38*10^-23* 602,2*10²⁶*10⁵*437*10^-6=181581,36*10²

Для меди:

, =132*10^-6

=8920*10^3*6,022*10^-3/63,5=845,9*10²⁶ моль

, =10⁵ м/с

=1/2*1,38*10^-23* 845,9*10²⁶*10⁵*132*10^-6=77044,57*10²

Вывод: В ходе лабораторной работы я определил удельное сопротивление, контактное сопротивление и удельную теплопроводность металлов низкоомных материалов с помощью измерительного усилителя. В результате получил значение удельного сопротивления:

ρ_Al=0,026 мкОм*м и ρ_Cu=0,5 мкОм*м. Табличные значения для этих величин:

ρ_Al=0,0265 мкОм*м и ρ_Cu=0,0168 мкОм*м соответственно, что указывает на правильное выполнение эксперимента.