ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ ТА СТРУКТУРИ

ПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЇХ ПИТОМИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ ОПІР

Лабораторна робота № 9

Визначення впливу хімічного складу та структури провідникових матеріалів на їх питомий електричний опір

9.1. Мета роботи та робоче завдання

Мета роботи: Опанувати методики вимірювання питомого електричного опору матеріалів. Набути практичного досвіду виявлення впливу хімічного складу та будови провідникових матеріалів на їх електричні властивості.

Для досягнення мети роботи необхідно виконати наступні завдання:

• Опрацювати літературу для опанування фізичних принципів, що лежать в основі резистометричного аналізу;

• Ознайомитися з конструкцією та принципом роботи установок для визначення питомого електричного опору за різними методиками;

• Визначити питомий електричний опір матеріалів з різним вмістом легуючих компонентів;

• Зробити висновки щодо отриманих результатів.

9.2. Теоретичні відомості

Провідниками електричного струму є тверді речовини, рідини та деякі гази при певних умовах. Метали та їх сплави мають найбільше практичне застосування як провідникові матеріали. Класифікацію провідникових матеріалів представлено на рис. 9.1.

Рисунок 9.1 – Класифікація провідникових матеріалів.

Електричні властивості матеріалів характеризуються питомим електричним опором ρ та його зворотною величиною - питомою електричною провідністю λ. Величина питомого електричного опору є фізичною константою матеріалу, визначається його структурою й не залежить від форми та розмірів об’єкта.

В залежності від величини електропровідності тверді матеріали розділяють на три групи: діелектрики, напівпровідники та провідники (див. рис. 9.2).

Рисунок 9.2 – Електропровідність матеріалів при 20⁰С: 1 – алмаз, 2 – слюда, 3 – поліетилен.

Для провідників з електричним опором R, площею поперечного перерізу S та довжиною l, питомий електричний опір визначається за формулою (9.1):

, (9.1)

де U – напруга, І – сила струму. Розмірність питомого електричного опору - Ом·м. В технічній літературі також користуються розмірністю Ом·см, мкОм·см.

Значення ρ для провідникових матеріалів знаходяться в межах 10^-8÷10^-4 Ом·м, деякі приклади наведені в табл.9.1.

Таблиця 9.1 - Питомий електричний опір деяких матеріалів

Матеріал	ρ, Ом·м	Матеріал	ρ, Ом·м
Ag	1,58·10-8	Бронза	2,610-8
Cu	1,68·10-8	Алюмель	33,310-8
Al	2,66·10-8	Константан	50·10-8
W	5,5·10-8	Ніхром	130·10-8
Ni	6,8·10-8	Германій	10-4 - 1
Fe	9,7·10-8	Трансформаторна олива	1010
Cr	13,0·10-8	Гума	1011 - 1013
Ti	89,0·10-8	Поліетилен	1014 - 1015