Лабораторный практикум по электричеству и магнетизму. Ч. 2. Алейников Н.М - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

8
Лабораторная работа № 12
ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ
СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Цель работы : ознакомиться с температурной зависимостью металлического
резистора и определить его электрические параметры .
Введение . Все вещества в зависимости от их удельного электрического
сопротивления ρ разделяются на 3 группы : ρ<10
-3
Ом·м – металлы (провод -
ники); 10
-3
<ρ<10
5
Ом·м – полупроводники; ρ>10
5
Ом·м – диэлектрики (изоля -
торы ). Однако такое разделение является довольно условным, т.к. у одних и
тех же веществ в зависимости от разных условий их электрические свойства
могут существенно изменяться . Например , вода высокой степени чистоты
имеет высокое сопротивление и является хорошим изолятором . По мере рас-
творения в ней кислот или щелочей удельное сопротивление воды уменьша-
ется и может принимать значения , характерные для всех трех групп материа-
лов. Основное различие в элетропроводности между металлами и полупро-
водниками не количественное, а качественное. Например , при нагревании
электрическое сопротивление металлов возрастает , а у полупроводников
уменьшается . Хорошая электропроводность и теплопроводность металлов
объясняется наличием в них большой концентрации свободных электронов,
не связанных с отдельными атомами. Свободные электроны легко реагируют
на внешние воздействия и учавствуют в переносе тепла и электричества. С
увеличением температуры скорость теплового хаотического движения сво-
бодных электронов возрастает и увеличивается число столкновений электро-
нов. Этим объясняется увеличение сопротивления металлов с ростом темпе-
ратуры или уменьшение их электропроводности и теплопроводности.
Электрическое сопротивление многих металлов в небольших темпера-
турных интервалах с температурой изменяется линейно , т.е. R=R
0
(1+ αt) (1),
где R
0
– сопротивление металла при
0
0
С, t – температура металла в
0
С, α –
температурный коэффициент сопро-
тивления . Для металлов α>0, т.к.
сопротивление всех металлов
увеличивается с температурой. Диф -
ференцируя (1) по t , получим
α =
dt
dR
R
⋅
0
1
(2).
Т .к. температурная зависимость
R(t) линейная , производную в (2)
можно заменить отношением
R
R
R
t
Рис.1
o
t
C
o
0
                                          8
                          Лабораторная работа № 12
            И З У Ч Е НИ Е Т Е М П Е Р А Т У Р НО Й З А В И С И М О С Т И
                       С О П Р О Т И В ЛЕ НИ Я М Е Т А ЛЛО В

Ц ел ь работы: оз наком иться с тем пературной з ависим остью м еталлического
рез истора и опред елитьего электрическиепарам етры .

В ведение. В се вещ ества в з ависим ости от их уд ельного электрического
сопротивления ρ раз д еля ю тся на 3 группы : ρ<10 -3 О м ·м – м еталлы (провод -
ники); 10-3<ρ<105 О м ·м – полупровод ники; ρ>105 О м ·м – д иэлектрики (из оля -
торы ). О д нако такое раз д еление я вля ется д овольно условны м , т.к. у од них и
тех ж е вещ еств в з ависим ости от раз ны х условий их электрические свойства
м огут сущ ественно из м еня ться . Н априм ер, вод а вы сокой степени чистоты
им еет вы сокое сопротивление и я вля ется х орош им из оля тором . По м ере рас-
творения в ней кислот или щ елочей уд ельное сопротивление вод ы ум еньш а-
ется и м ож ет приним ать з начения , х арактерны е д ля всех трех групп м атериа-
лов. О сновное раз личие в элетропровод ности м еж д у м еталлам и и полупро-
вод никам и не количественное, а качественное. Н априм ер, при нагревании
электрическое сопротивление м еталлов воз растает, а у полупровод ников
ум еньш ается . Х орош ая электропровод ность и теплопровод ность м еталлов
объ я сня ется наличием в них больш ой концентрации свобод ны х электронов,
не свя з анны х с отд ельны м и атом ам и. Свобод ны е электроны легко реагирую т
на внеш ние воз д ействия и учавствую т в переносе тепла и электричества. С
увеличением тем пературы скорость теплового х аотического д виж ения сво-
бод ны х электронов воз растает и увеличивается число столкновений электро-
нов. Этим объ я сня ется увеличение сопротивления м еталлов с ростом тем пе-
ратуры или ум еньш ениеих электропровод ности и теплопровод ности.
      Электрическое сопротивление м ногих м еталлов в небольш их тем пера-
турны х интервалах стем пературой из м еня ется линейно, т.е. R=R0(1+ αt) (1),
гд е R0 – сопротивление м еталла при
00С, t – тем пература м еталла в 0С, α –
                                            R
тем пературны й коэф ф ициент сопро-
тивления . Д ля м еталлов α>0, т.к.
сопротивление         всех     м еталлов                                          R
увеличивается с тем пературой. Д иф -
ф еренцируя (1) по t, получим              Ro
      α=
           1 dR
             ⋅                    (2).                             t
           R0 dt
                                                                              o
     Т .к. тем пературная з ависим ость                                      tC
R(t) линейная , произ вод ную в (2)           0
м ож но      з ам енить   отнош ением
                                                            Рис.1

Страницы