Дослідження електропровідності провідникових матеріалів від температури

Мета роботи: вивчення методів вимірювання питомого електричного опору металів і сплавів та дослідження залежності питомого електричного опору зразків провідникових матеріалів від температури.

Завдання роботи: Ознайомитися з:

 фізичними основами і характерними рисами явища електропровідності металів і сплавів;

 впливом умов навколишнього середовища на електропровідність провідникових матеріалів;

 методикою вимірювання опорів металів і сплавів.

Виконати:

 за допомогою віртуального стенду побудувати електричну схему для дослідження залежності електропровідності провідникових матеріалів від його температури;

 розрахунок питомої електропровідності провідника в залежності відповідно до результатів вимірювань;

 дослідження залежності температурного коефіцієнта від питомої електропровідності провідника;

 провести аналіз отриманих результатів та оформити звіт по виконаній роботі.

Теоретичні відомості

1. Основні поняття

В якості провідників електричного струму можуть бути використані як тверді тіла, так і рідини, а за відповідних умов і гази. Найважливішими практично застосованими в електротехніці твердими провідниковими матеріалами є метали і їх сплави.

З металевих провідникових матеріалів можуть бути виділені метали високої провідності, що мають питомий опір, при нормальній температурі не більше 0,05мкОмм, і сплави високого опору, що мають при

нормальній температурі не менше 0,3мкОмм. Метали високої

провідності використовуються для дротів, струмопровідних жил кабелів, обмоток електричних машин і трансформаторів тощо. Метали і сплави

19

високого опору застосовуються для виготовлення резисторів, електронагрівальних приладів, ниток ламп розжарювання.

До рідких провідників відносяться розплавлені метали і різні електроліти. Для більшості металів температура плавлення висока; тільки ртуть, яка має температуру плавлення біля мінус 39°С, може бути використана, як рідкий металевий провідник при нормальній температурі. Інші метали є рідкими провідниками при підвищених температурах.

Механізм проходження струму в металах — як в твердому, так і в рідкому стані — обумовлений рухом (дрейфом) вільних електронів під впливом електричного поля; тому метали називають провідниками з електронною електропровідністю або провідниками першого роду. Провідниками другого роду, або електролітами, є розчини (зокрема, водні) кислот, лугів і солей. Проходження струму через ці речовини пов'язане з перенесенням разом з електричними зарядами іонів відповідно до законів Фарадея, унаслідок чого склад електроліту поступово змінюється, а на електродах виділяються продукти електролізу. Іонні кристали в розплавленому стані також є проводіниками другого роду.

Всі гази і пари, у тому числі і пари металів, при низьких напруженостях електричного поля не є провідниками. Однак, якщо напруженість поля перевершить деяке критичне значення, що забезпечує початок ударної і фотоіонізації, то газ може стати провідником з електронною і іонною електропровідністю. Сильно іонізований газ при рівності числа електронів числу позитивних іонів в одиниці об'єму є особливою провідною середою, що носить назву плазми.