Обработка результатов.
-
Построить вольт-амперные характеристики исследованных проводников.
-
По данным таблиц 1 и 3 рассчитать сопротивления проводников с использованием закона Ома для участка цепи и формулы (7) для Uобр. Вычислить среднее значение сопротивления каждого образца и рассчитать погрешность измерений. На основании формулы , где S = d2/4, рассчитать удельное сопротивление алюминия и меди. Сравнить полученные значения со справочными данными.
-
По данным таблиц 2 и 4 рассчитать контактное сопротивление Rк: для этого необходимо учесть, что измеренное в таблице 1 сопротивление включено последовательно с контактным сопротивлением.
Поэтому Rк Al = Rп Al – RAl и Rк Cu = Rп Cu – R Cu, где RAl – среднее значение сопротивления алюминиевого образца, полученное в пункте 2, а RCu – среднее значение сопротивления медного образца, полученное в пункте 2.
4. Рассчитать среднюю длину свободного пробега электронов в алюминии и меди с использованием формул (5) и (1). Результаты сравнить со справочными значениями.
5. На основе формулы (6) рассчитать удельную теплопроводность алюминия и меди. Полученные результаты сравнить со справочными значениями.
Содержание отчёта
Отчёт оформляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой ОТФ.
Контрольные вопросы.
-
Что называется электрическим сопротивлением и удельным сопротивлением? Назовите единицы этих величин.
-
Основные положения классической электронной теории проводимости металлов.
-
Что такое длина свободного пробега электронов в проводниках? Почему она может существенно превышать межатомное расстояние?
-
Чем отличаются понятия “свободные электроны” и “электроны проводимости”?
-
Что такое контактное сопротивление и чем оно обусловлено?
-
Почему при расчете сопротивления соединительного проводника относительно малого диаметра можно не учитывать контактное сопротивление?
-
Почему при измерении низких сопротивлений необходимо использовать измерительный усилитель?
-
Чем могут быть обусловлены различия измеренного и справочного значений удельных сопротивлений?
-
Чем объясняется большое значение длины свободного пробега электронов в металле по сравнению с межатомным расстоянием?
Приложение
Основные физические свойства чистых металлов при 20С
Металл |
Магнитные свойства * |
Атомная масса |
Плотность |
Температура плавления |
Удельная теплопроводность |
Удельное сопротивление |
Длина свободного пробега |
Работа выхода |
Температура перехода в сверхпроводящее состояние |
|
|
г/моль |
кг/м3 |
С |
Вт/(мК) |
мкОмм |
Å |
эВ |
К |
Al |
П |
27,0 |
2700 |
660 |
218 |
0,0265 |
263 |
4,25 |
1,196 |
Cu |
Д |
63,5 |
8920 |
1083 |
406 |
0,0168 |
420 |
4,4 |
– |
Fe |
Ф769 |
55,8 |
7870 |
1540 |
73,3 |
0,097 |
220 |
4,31 |
– |
* П – парамагнетик, Д – диамагнетик, Ф – ферромагнетик. Число после буквы Ф означает температуру магнитного разупорядочения в С.