Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам
Электрорадиоматериалы
Методические указания к лабораторным работам
Санкт-Петербург
2000
УДК 621.315.4
Составители: ст. преп. Г. И. Иванова, доценты Г. А. Татарникова, Б. В. Фролов, С.А. Гусев.
Подготовка к переизд.: доценты С.А. Гусев, И.К. Желанкина, Л.Ф. Погромская; под ред. С.А.Гусева.
Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам./ Под ред. С.А.Гусева. Изд. второе пер. и доп.; Балт. гос. техн. ун -т, СПб., 2000, с.
Ил. 26, табл. 18.
©
Содержание
Работа 1. Исследование электрических свойств проводниковых материалов......... 4
1. Краткие сведения из теории................................................................................................................................ 4
2. Описание экспериментальной установки.............................................................................................. 6
3. Порядок проведения работы................................................................................................................................ 6
4. Оформление отчета.................................................................................................................................................... 7
Работа 2. Исследование свойств терморезисторов............................................................................. 7
1. Краткие сведения из теории................................................................................................................................. 7
2. Описание экспериментальной установки............................................................................................... 9
3. Порядок выполнения работы.............................................................................................................................. 9
4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 10
Работа З. Исследование свойств варисторов......................................................................................... 11
1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 11
2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 12
3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 13
4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 14
Работа 4. Исследование свойств фоторезисторов............................................................................... 14
1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 14
2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 16
3. Порядок проведения работы.............................................................................................................................. 16
4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 17
Работа 6. Исследование свойств сегнетоэлектриков...................................................................... 17
1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 17
2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 19
3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 19
4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 21
Работа 7. Исследование свойств ферромагнитных материалов........................................... 21
1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 21
2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 23
3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 24
4. оформление отчета.................................................................................................................................................. 25
Работа 1. Исследование электрических свойств проводниковых материалов
Цель работы:
1) определение удельных сопротивлений проводниковых материалов низкого и высокого сопротивления и их зависимости от температуры;
2) определение зависимости величины электродвижущей силы термопар от температуры;
3) оценка длины свободного пробега электронов в различных проводниковых материалах.
1. Краткие сведения из теории
Основные свойства проводниковых материалов характеризуются величиной удельного сопротивления электрическому току r, температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ar (ТКr), величиной термоэлектродвижущей силы ЕТ.
Наилучшими проводниками электрического тока являются металлы. Механизм протекания тока в металлах, находящихся в твердом или жидком состояниях, обусловлен движением свободных электронов, поэтому металлы являются материалами с электронной электропроводностью.
Электропроводность металлов зависит от совершенства кристаллической решетки: чем меньше дефектов имеет кристаллическая решетка, тем выше электропроводность. Поэтому чистые металлы обладают наименьшими значениями удельного сопротивления, а сопротивление сплавов всегда выше сопротивлений металлических компонентов, входящих в их состав.
Металлические проводниковые материалы могут быть разделены на проводники малого сопротивления (r £ 0,1 мкОм×м) – медь, серебро, алюминий и т. д., и проводники (сплавы) высокого сопротивления. Последние в свою очередь делятся на термостойкие сплавы для электронагревательных приборов – нихром, хромаль, фехраль и др., и термостабильные сплавы для образцовых резисторов – манганин, константан.
B соответствии с электронной теорией металлов:
, (1.1)
где mo = 9,109×10-31 кг, e = 1,602×10-19 Кл – масса покоя и заряд электрона; » 105 м/с – средняя скорость теплового движения электронов; no = 1028 м-3 — число электронов в единице объема; lср – средняя длина свободного пробега электронов.
Величина удельного электрического сопротивления проводников в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов lср. С повышением температуры амплитуда колебаний узлов кристаллической решетки увеличивается, средняя длина свободного пробега электронов уменьшается (рис.1.1), а удельное сопротивление возрастает. произведение удельного сопротивления на величину средней длины свободного пробега электрона является величиной постоянной r×lср = а = const.
Температурным коэффициентом удельного сопротивления ar (ТКr) называется относительное изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один Кельвин (градус):
(1.2)
Зависимость удельного сопротивления от температуры вызывается не только уменьшением длины свободного пробега электронов, но и увеличением линейных размеров проводника. Поэтому ar имеет две составляющие: ar = aR +al, (1.3)
где aR – температурный коэффициент сопротивления в данном интервале температур; al – температурный коэффициент линейного расширения проводника, значения которого приведены в табл. 1.1. У чистых металлов ar >> al, поэтому для них ar » aR. для термостабильных металлических сплавов такое приближение не справедливо.
Таблица 1.1
Металлы и сплавы
al ×10-4, K-1
Медь
0,167
Константан
0,17
Манганин
0,181
Нихром
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
