ИЭ / Лабораторные / 2 лаба / Лабораторная 2

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт Энергетики

Отчет о лабораторной работе № 2

«Исследование свойств проводниковых материалов»

Выполнили студенты

гр.

Принял:

Санкт-Петербург

2019

1. Цель работы: ознакомление с электрическими свойствами проводниковых материалов и методикой их исследования, включая экспериментальное и аналитическое определение удельного электрического сопротивления проводников.

2. Расчётные формулы и соотношения, используемые в работе:

ρ – удельное сопротивление проводника

Где R – сопротивление проводника; S – площадь поперечного сечения проводника; – длина проводника.

– температурный коэффициент удельного сопротивления

Где –удельное сопротивление проводника при данной температуре; t– температура.

Закон Видемана-Франца-Лоренца:

где – число Лоренца.

№	Металл	Диаметр, мм	Длина, м	Примечание
1	Манганин	0,50	0,65	Сплав
3	Константан	0,32	3,00	Сплав
4	Медь	0,31	1,80	Чистый
5	Нихром	0,30	1,00	Сплав

Таблица 1. Характеристики исследуемых металлических проводников.

3. Экспериментальные и расчётные данные:

Т, ⁰С		Манганин		Константан
		R, Ом		ρ, мкОм·м		αρ,	R, Ом	ρ, мкОм·м	αρ,
22	1,488		0,449			15,521	0,416
50	1,489		0,450		7,954	15,568	0,417	8,585
70	1,490		0,450		≈0	15,591	0,418	11,990
90	1,484		0,448		-22,222	15,535	0,416	-23,923
120	1,481		0,447		-7,440	15,474	0,414	-16,026

Т, ⁰С	Медь				Нихром
	R, Ом	ρ, мкОм·м	αρ,	R, Ом		ρ, мкОм·м	αρ,
22	0,458	0,019		1,299		0,092
50	0,501	0,021	375,940	1,467		0,104	465,839
70	0,534	0,022	238,095	1,601		0,113	432,692
90	0,580	0,024	454,545	1,757		0,124	486,726
120	0,640	0,027	416,667	2,004		0,142	483,871

Таблица 2. Экспериментальные и расчетные значения.

Примеры расчётов:

Для манганина (при 50°С)

, откуда ;

Где R – сопротивление проводника; S – площадь поперечного сечения проводника; – длина проводника.

= 0,450 мкОмм

α_ρ== 7,954

Рис. 1. График зависимости удельного сопротивления металлов от температуры.

4. Исследование меди:

Таблица 3. Зависимость удельного сопротивления меди от температуры по закону Видемана-Франца-Лоренца.

Медь
T, 0С	ρ, мкОмм
22	0,0174384
50	0,0190936
70	0,0202759
90	0,0214581
120	0,0232315

По закону Видемана-Франца-Лоренца:

; ;

где

Примеры расчётов:

= = 0,0174 мкОмм

Рис. 2. График зависимости удельного сопротивления меди от температуры.

5. Вывод: по результатам измерений было выяснено, что удельное сопротивление манганина и константана почти не зависит от температуры. Удельное сопротивление нихрома растет линейно, с увеличением температуры. Также было выявлено, что практическое значение удельного сопротивления меди немного больше теоретических значений это связано с тем, что в опыте мы использовали не чистый металл, а металл с примесями, Наличие примесей приводит к увеличению удельного сопротивления проводника. Так как вблизи примеси происходит отклонение траектории движения электронов, и поэтому скорость их движения в первоначальном направлении уменьшается. Также примеси деформируют кристаллическую решетку, и длина свободного пробега электрона уменьшается.