Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е. Алексеева
Лабораторная работа №2:
«Исследование свойств и характеристик твёрдых проводниковых материалов»
Выполнил:
ст. гр. 11-Э-1
Слепов Г.С.
Принял:
Богатырева А.Н.
Нижний Новгород
2012г.
Цель работы: изучение физико-химических и механических свойств, исследование зависимостей удельного сопротивления, температурного коэффициента удельного электрического сопротивления различных материалов и сплавов от температуры и состава.
Часть I Исследование электрических свойств металлов и их сплавов в зависимости от температуры
Образцы:
№ |
Наименование |
S, м*м |
L, м |
1 |
Образец1 |
1,96E-09 |
10,55 |
2 |
Образец2 |
1E-10 |
0,1175 |
3 |
Образец3 |
1,13E-08 |
1,734 |
4 |
Образец4 |
2,654E-09 |
0,05 |
Сопротивление, R [Ом]
Темп., °C |
Обр. №1 |
Обр. №2 |
Обр. №3 |
Обр. №4 |
19,32 |
91,27 |
80,9 |
76,52 |
98,48 |
21,34 |
92,01 |
82,14 |
76,53 |
97,56 |
23,34 |
92,74 |
83,02 |
76,52 |
96,72 |
25,44 |
93,51 |
83,86 |
76,52 |
95,89 |
27,32 |
94,2 |
84,57 |
76,52 |
95,15 |
29,4 |
94,96 |
85,35 |
76,52 |
94,38 |
31,45 |
95,71 |
86,11 |
76,52 |
93,62 |
33,36 |
96,41 |
86,83 |
76,53 |
92,94 |
35,38 |
97,15 |
87,6 |
76,53 |
92,24 |
37,43 |
97,9 |
88,36 |
76,53 |
91,55 |
39,42 |
98,63 |
89,14 |
76,53 |
90,89 |
41,45 |
99,37 |
89,93 |
76,54 |
90,24 |
43,47 |
100,1 |
90,71 |
76,53 |
89,6 |
45,43 |
100,8 |
91,5 |
76,53 |
88,99 |
47,4 |
101,6 |
92,29 |
76,53 |
88,4 |
49,37 |
102,3 |
93,07 |
76,54 |
87,82 |
51,42 |
103 |
93,9 |
76,54 |
87,23 |
53,44 |
103,8 |
94,72 |
76,54 |
86,66 |
55,43 |
104,5 |
95,55 |
76,54 |
86,11 |
57,43 |
105,2 |
96,38 |
76,54 |
85,58 |
59,39 |
105,9 |
97,21 |
76,54 |
85,06 |
61,33 |
106,7 |
98,02 |
76,54 |
84,58 |
63,35 |
107,4 |
98,88 |
76,54 |
84,09 |
65,35 |
108,1 |
99,74 |
76,55 |
83,62 |
67,37 |
108,9 |
100,6 |
76,54 |
83,16 |
69,36 |
109,6 |
101,5 |
76,55 |
82,74 |
Образец 1: медь – широко используемый электротехнический материал, применяется для изготовления электропроводящих частей электрических машин и аппаратов.
Образец 2: никель – применяется для изготовления электродов маломощных электронных ламп.
Образец 3: константан – применяется для изготовления термопар, проволочных резисторов и нагревательных элементов.
Образец 4: нихром – применяется для изготовления нагревательных элементов.
Удельное сопротивление, относительные единицы
Темп., °C |
Обр. №1 |
Обр. №2 |
Обр. №3 |
Обр. №4 |
19,32 |
1 |
1 |
1 |
1 |
21,34 |
1,008 |
1,015 |
1 |
0,9907 |
23,34 |
1,016 |
1,026 |
1 |
0,9821 |
25,44 |
1,025 |
1,037 |
1 |
0,9737 |
27,32 |
1,032 |
1,045 |
1 |
0,9662 |
29,4 |
1,04 |
1,055 |
1 |
0,9584 |
31,45 |
1,049 |
1,064 |
1 |
0,9506 |
33,36 |
1,056 |
1,073 |
1 |
0,9437 |
35,38 |
1,064 |
1,083 |
1 |
0,9366 |
37,43 |
1,073 |
1,092 |
1 |
0,9296 |
39,42 |
1,081 |
1,102 |
1 |
0,9229 |
41,45 |
1,089 |
1,112 |
1 |
0,9163 |
43,47 |
1,097 |
1,121 |
1 |
0,9098 |
45,43 |
1,105 |
1,131 |
1 |
0,9036 |
47,4 |
1,113 |
1,141 |
1 |
0,8976 |
49,37 |
1,121 |
1,15 |
1 |
0,8918 |
51,42 |
1,129 |
1,161 |
1 |
0,8858 |
53,44 |
1,137 |
1,171 |
1 |
0,88 |
55,43 |
1,145 |
1,181 |
1 |
0,8744 |
57,43 |
1,153 |
1,191 |
1 |
0,869 |
59,39 |
1,161 |
1,202 |
1 |
0,8637 |
61,33 |
1,169 |
1,212 |
1 |
0,8589 |
63,35 |
1,177 |
1,222 |
1 |
0,8539 |
65,35 |
1,185 |
1,233 |
1 |
0,8491 |
67,37 |
1,193 |
1,244 |
1 |
0,8444 |
69,36 |
1,201 |
1,254 |
1 |
0,8402 |
Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления.
Темп., °C |
Обр. №1 |
Обр. №2 |
Обр. №3 |
Обр. №4 |
ТКq №1 |
ТКq №2 |
ТКq №3 |
ТКq №4 |
19,32 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
21,34 |
1,008 |
1,015 |
1 |
0,9907 |
0,00393 |
0,00732 |
0 |
-0,0046 |
23,34 |
1,016 |
1,026 |
1 |
0,9821 |
0,00394 |
0,00536 |
0 |
-0,0044 |
25,44 |
1,025 |
1,037 |
1 |
0,9737 |
0,00418 |
0,00505 |
0 |
-0,0041 |
27,32 |
1,032 |
1,045 |
1 |
0,9662 |
0,00361 |
0,00407 |
0 |
-0,0041 |
29,4 |
1,04 |
1,055 |
1 |
0,9584 |
0,0037 |
0,00456 |
0 |
-0,0039 |
31,45 |
1,049 |
1,064 |
1 |
0,9506 |
0,00419 |
0,00413 |
0 |
-0,004 |
33,36 |
1,056 |
1,073 |
1 |
0,9437 |
0,00347 |
0,00439 |
0 |
-0,0038 |
35,38 |
1,064 |
1,083 |
1 |
0,9366 |
0,00372 |
0,00457 |
0 |
-0,0038 |
37,43 |
1,073 |
1,092 |
1 |
0,9296 |
0,00409 |
0,00402 |
0 |
-0,0037 |
39,42 |
1,081 |
1,102 |
1 |
0,9229 |
0,00372 |
0,00456 |
0 |
-0,0036 |
41,45 |
1,089 |
1,112 |
1 |
0,9163 |
0,00362 |
0,00443 |
0 |
-0,0035 |
43,47 |
1,097 |
1,121 |
1 |
0,9098 |
0,00361 |
0,00397 |
0 |
-0,0035 |
45,43 |
1,105 |
1,131 |
1 |
0,9036 |
0,00369 |
0,00451 |
0 |
-0,0035 |
47,4 |
1,113 |
1,141 |
1 |
0,8976 |
0,00365 |
0,00445 |
0 |
-0,0034 |
49,37 |
1,121 |
1,15 |
1 |
0,8918 |
0,00362 |
0,00397 |
0 |
-0,0033 |
51,42 |
1,129 |
1,161 |
1 |
0,8858 |
0,00346 |
0,00462 |
0 |
-0,0033 |
53,44 |
1,137 |
1,171 |
1 |
0,88 |
0,00348 |
0,00423 |
0 |
-0,0033 |
55,43 |
1,145 |
1,181 |
1 |
0,8744 |
0,00351 |
0,00425 |
0 |
-0,0032 |
57,43 |
1,153 |
1,191 |
1 |
0,869 |
0,00347 |
0,0042 |
0 |
-0,0031 |
59,39 |
1,161 |
1,202 |
1 |
0,8637 |
0,00352 |
0,00467 |
0 |
-0,0031 |
61,33 |
1,169 |
1,212 |
1 |
0,8589 |
0,00353 |
0,00425 |
0 |
-0,0029 |
63,35 |
1,177 |
1,222 |
1 |
0,8539 |
0,00336 |
0,00405 |
0 |
-0,0029 |
65,35 |
1,185 |
1,233 |
1 |
0,8491 |
0,00338 |
0,00446 |
0 |
-0,0028 |
67,37 |
1,193 |
1,244 |
1 |
0,8444 |
0,00332 |
0,00438 |
0 |
-0,0028 |
69,36 |
1,201 |
1,254 |
1 |
0,8402 |
0,00335 |
0,00401 |
0 |
-0,0025 |
График зависимости температурного коэффициента удельного электрического сопротивления от температуры.
1)
; Т0
= 21,34 С0
;
Вывод: при повышении температуры амплитуда узлов кристаллической решетки увеличивается, и тем самым затрудняет пробег свободных электронов. С увеличением температуры удельное сопротивление растет, что приводит к ухудшению электропроводимости.