лаба 3 шк
.docxФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Омский государственный технический университет
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
Лабораторная работа №3
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИОПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ
Вариант №18
Выполнил:
студент группы Э-222с
Тарасов Д. Ю.
Проверил:
Шкаруба М.В.
Омск 2014
Лабораторная работа №3
ИССЛЕДОВАНИЕ КРИОПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ
Цели работы:
-
Построить зависимости изменения сопротивления меди и алюминия от температуры в диапазоне от 10 до 293К
R
= f(Т)
и lgR = f(lgT). -
Определить по ним зависимости изменения удельных сопротивлений и температурных коэффициентов сопротивления от температуры. = f(Т), lg() = = f(lgT) и TKR = f(Т).
-
Определить по зависимостям = f(Т) относительные сопротивления Rт для меди и алюминия и сравнить их.
Теоретические положения
Криопроводимость – это достижение металлами весьма малого значения удельного сопротивления при криогенных температурах (но без перехода в сверхпроводящее состояние). Криогенные температуры – это температуры Т< 120 К. Эти температуры используютсядля изготовления токопроводящих жил проводов и кабелей, работающих при температурах жидких водорода (20,4 К), неона (27,3 К), азота (77,4 К).
Полное удельное сопротивление металлов можно представить как сумму двух составляющих [4]:
= тепл + ост,
где тепл– удельное сопротивление, обусловленное тепловыми колебаниями решетки;ост – остаточное сопротивление, обусловленное рассеянием электронов на дефектах кристаллической решетки (примесные атомы, вакансии, дислокации и др.)
При температурах, превышающих температуру Дебая (для металлов Tд>100 K), удельное сопротивление обусловлено главным образом тепловыми колебаниями решетки (тепл) и возрастает практически линейно (рис. 3.1). При низких (криогенных) температурах удельное сопротивление практически перестает зависеть от температуры и определяется остаточным сопротивлением ост, являющимся количественной мерой концентрации дефектов кристаллической решетки.
В качестве криопроводников целесообразно использовать металлы исключительно высокой чистоты и хорошо отожженные. Дело в том, что из-за искажения кристаллической решетки после холодной обработки металлов их удельное сопротивление увеличивается на 1–3 %. Если металл подвергнуть отжигу, т. е. нагреву до нескольких сот градусов, то в результате рекристаллизации восстанавливается искаженная кристаллическая решетка, а удельное сопротивление вновь уменьшается. Мерой качества криопроводникового материала служит относительное сопротивление Rт, определяемое как отношение удельного сопротивления металла при 20°С (293 К) к удельному сопротивлению при криогенной температуре [4].
Медь:
|
nn |
T(гр,К) |
R, Ом |
lgTlgT |
lgRlgR |
Tkr |
pPP |
lg(p)llg(p) |
|
0 |
10 |
11,002 |
1 |
1,041 |
0 |
0,05447 |
-1,264 |
|
1 |
15 |
13,383 |
1,176 |
1,127 |
0,04328 |
0,06625 |
-1,179 |
|
2 |
20 |
16,284 |
1,301 |
1,212 |
0,04335 |
0,08061 |
-1,094 |
|
3 |
25 |
19,923 |
1,398 |
1,299 |
0,04469 |
0,09863 |
-1,006 |
|
4 |
30 |
24,603 |
1,477 |
1,391 |
0,04698 |
0,1218 |
-0,914 |
|
5 |
35 |
31,005 |
1,544 |
1,491 |
0,05204 |
0,15349 |
-0,814 |
|
6 |
40 |
40,007 |
1,602 |
1,602 |
0,05807 |
0,19805 |
-0,703 |
|
7 |
45 |
52,501 |
1,653 |
1,72 |
0,06246 |
0,25991 |
-0,585 |
|
8 |
50 |
70,203 |
1,699 |
1,846 |
0,06743 |
0,34754 |
-0,459 |
|
9 |
55 |
95,407 |
1,74 |
1,98 |
0,0718 |
0,47231 |
-0,326 |
|
10 |
60 |
130,501 |
1,778 |
2,116 |
0,07357 |
0,64604 |
-0,19 |
|
11 |
65 |
177,303 |
1,813 |
2,249 |
0,07173 |
0,87774 |
-0,057 |
|
12 |
70 |
231,803 |
1,845 |
2,365 |
0,06148 |
1,14754 |
0,06 |
|
13 |
75 |
292,007 |
1,875 |
2,465 |
0,05194 |
1,44558 |
0,16 |
|
14 |
80 |
356,001 |
1,903 |
2,551 |
0,04383 |
1,76238 |
0,246 |
|
15 |
85 |
426,003 |
1,929 |
2,629 |
0,03933 |
2,10893 |
0,324 |
|
16 |
90 |
500,004 |
1,954 |
2,699 |
0,03474 |
2,47527 |
0,394 |
|
17 |
100 |
633,007 |
2 |
2,801 |
0,0266 |
3,1337 |
0,496 |
|
18 |
110 |
767,006 |
2,041 |
2,885 |
0,02117 |
3,79706 |
0,579 |
|
19 |
120 |
908,009 |
2,079 |
2,958 |
0,01838 |
4,49509 |
0,653 |
|
20 |
130 |
1052,009 |
2,114 |
3,022 |
0,01586 |
5,20797 |
0,717 |
|
21 |
140 |
1201,07 |
2,146 |
3,08 |
0,01417 |
5,94589 |
0,774 |
|
22 |
150 |
1346,011 |
2,176 |
3,129 |
0,01207 |
6,66342 |
0,824 |
|
23 |
160 |
1489,007 |
2,204 |
3,173 |
0,01062 |
7,37132 |
0,868 |
|
24 |
170 |
1633,004 |
2,23 |
3,213 |
0,00967 |
8,08418 |
0,908 |
|
25 |
180 |
1778,005 |
2,255 |
3,25 |
0,00888 |
8,802 |
0,945 |
|
26 |
190 |
1922,027 |
2,279 |
3,284 |
0,0081 |
9,51499 |
0,978 |
|
27 |
200 |
2070,013 |
2,301 |
3,316 |
0,0077 |
10,24759 |
1,011 |
|
28 |
210 |
2218,015 |
2,322 |
3,346 |
0,00715 |
10,98027 |
1,041 |
|
29 |
220 |
2360,016 |
2,342 |
3,373 |
0,0064 |
11,68325 |
1,068 |
|
30 |
230 |
2504,011 |
2,362 |
3,399 |
0,0061 |
12,39609 |
1,093 |
|
31 |
240 |
2645,003 |
2,38 |
3,422 |
0,00563 |
13,09407 |
1,117 |
|
32 |
250 |
2790,015 |
2,398 |
3,446 |
0,00548 |
13,81196 |
1,14 |
|
33 |
260 |
2933,007 |
2,415 |
3,467 |
0,00513 |
14,51984 |
1,162 |
|
34 |
270 |
3075,03 |
2,431 |
3,488 |
0,00484 |
15,22292 |
1,182 |
|
35 |
280 |
3218,018 |
2,447 |
3,508 |
0,00465 |
15,93078 |
1,202 |
|
36 |
293 |
3400,025 |
2,467 |
3,531 |
0,00435 |
16,83181 |
1,226 |
|
Rt= |
309,037 |
R=f(T) c 10 до 293 град,Кдля меди
lgR=f(lg(T)) для меди
TKR = f(Т)c10 до 293 град,К для меди
Алюминий:
|
nn |
T(гр,К) |
R, Ом |
lgTlgT |
lgRlgR |
Tkr |
pPP |
lg(p)llg(p) |
|
0 |
10 |
5,202 |
1 |
0,716 |
0 |
0,02575 |
-1,589 |
|
1 |
15 |
6,563 |
1,176 |
0,817 |
0,05233 |
0,03249 |
-1,488 |
|
2 |
20 |
8,343 |
1,301 |
0,921 |
0,05424 |
0,0413 |
-1,384 |
|
3 |
25 |
10,904 |
1,398 |
1,038 |
0,06139 |
0,05398 |
-1,268 |
|
4 |
30 |
15,205 |
1,477 |
1,182 |
0,07889 |
0,07527 |
-1,123 |
|
5 |
35 |
23,008 |
1,544 |
1,362 |
0,10264 |
0,1139 |
-0,943 |
|
6 |
40 |
37,004 |
1,602 |
1,568 |
0,12166 |
0,18319 |
-0,737 |
|
7 |
45 |
61,708 |
1,653 |
1,79 |
0,13352 |
0,30549 |
-0,515 |
|
8 |
50 |
103,603 |
1,699 |
2,015 |
0,13578 |
0,51289 |
-0,29 |
|
9 |
55 |
171,6 |
1,74 |
2,235 |
0,13126 |
0,8495 |
-0,071 |
|
10 |
60 |
265,005 |
1,778 |
2,423 |
0,10886 |
1,31191 |
0,118 |
|
11 |
65 |
370 |
1,813 |
2,568 |
0,07924 |
1,83168 |
0,263 |
|
12 |
70 |
474,004 |
1,845 |
2,676 |
0,05622 |
2,34655 |
0,37 |
|
13 |
75 |
580,003 |
1,875 |
2,763 |
0,04472 |
2,8713 |
0,458 |
|
14 |
80 |
686,003 |
1,903 |
2,836 |
0,03655 |
3,39605 |
0,531 |
|
15 |
85 |
792,005 |
1,929 |
2,899 |
0,0309 |
3,92082 |
0,593 |
|
16 |
90 |
896,003 |
1,954 |
2,952 |
0,02626 |
4,43566 |
0,647 |
|
17 |
95 |
1000,012 |
1,978 |
3 |
0,02322 |
4,95055 |
0,695 |
|
18 |
100 |
1104,003 |
2 |
3,043 |
0,0208 |
5,46536 |
0,738 |
|
19 |
110 |
1310,007 |
2,041 |
3,117 |
0,01866 |
6,48518 |
0,812 |
|
20 |
120 |
1534,006 |
2,079 |
3,186 |
0,0171 |
7,59409 |
0,88 |
|
21 |
130 |
1764 |
2,114 |
3,246 |
0,01499 |
8,73267 |
0,941 |
|
22 |
140 |
1996,002 |
2,146 |
3,3 |
0,01315 |
9,8812 |
0,995 |
|
23 |
150 |
2230,004 |
2,176 |
3,348 |
0,01172 |
11,03962 |
1,043 |
|
24 |
160 |
2472,005 |
2,204 |
3,393 |
0,01085 |
12,23765 |
1,088 |
|
25 |
170 |
2710,001 |
2,23 |
3,433 |
0,00963 |
13,41585 |
1,128 |
|
26 |
180 |
2940,004 |
2,255 |
3,486 |
0,00849 |
14,55448 |
1,163 |
|
27 |
190 |
3170,008 |
2,279 |
3,501 |
0,00782 |
15,69311 |
1,196 |
|
28 |
200 |
3396 |
2,301 |
3,531 |
0,00713 |
16,81188 |
1,226 |
|
29 |
210 |
3630 |
2,322 |
3,56 |
0,00689 |
17,9703 |
1,255 |
|
30 |
220 |
3852,011 |
2,342 |
3,586 |
0,00612 |
19,06936 |
1,28 |
|
31 |
230 |
4070,008 |
2,362 |
3,61 |
0,00566 |
20,14855 |
1,304 |
|
32 |
240 |
4292,004 |
2,38 |
3,633 |
0,00545 |
21,24754 |
1,327 |
|
33 |
250 |
4520,013 |
2,398 |
3,655 |
0,00531 |
22,3763 |
1,35 |
|
34 |
260 |
4754,019 |
2,415 |
3,677 |
0,00518 |
23,53475 |
1,372 |
|
35 |
270 |
4990,031 |
2,431 |
3,698 |
0,00496 |
24,70312 |
1,393 |
|
36 |
280 |
5216,017 |
2,447 |
3,717 |
0,00453 |
25,82187 |
1,412 |
|
37 |
293 |
5500,023 |
2,467 |
3,74 |
0,00419 |
27,22784 |
1,435 |