11

Богатин а.С., Раевская с.И. Лабораторная работа №62

Исследование температурной зависимости

сопротивления металлов и полупроводников

Электрическое сопротивление является одной из немногих физических величин, способных изменяться в очень широких пределах. Так, удельное сопротивление янтаря составляет 10¹⁸ ом*м, а меди – около 10 ^{- 8} ом*м. Если учесть еще, что сопротивление зависит от размеров и температуры тел, то диапазон изменения сопротивлений достигает 30 и более порядков. Такой широкий диапазон изменения сопротивления привел к разработке целого ряда разнообразных методов его измерения. Остановимся на некоторых из этих методов.

1. Метод вольтметра-амперметра.

Это наиболее простой метод измерения сопротивления. На основании закона Ома для участка цепи (I=U/R) сопротивление может быть определено после измерения тока, текущего через сопротивление, и падения напряжения на нем. Электрические схемы присоединения амперметра и вольтметра к измеряемому сопротивлению приведены на рис. 1,аиб.

Рис. 1, а.

Рис. 1, б.

Если током вольтметра пренебречь нельзя, то в формуле закона Ома под I следует понимать при измерении по схеме рис. 1, а ток в проводнике

I = I_A – I_V ,

где I_A- показания амперметра, аI_V– ток вольтметра, который может быть определен, если известно сопротивление вольтметра.

При измерении по схеме рис. 1, бамперметр показывает ток, текущий через измеряемое сопротивление, но показания вольтметра отличаются от падения напряжения на величину падения напряжения на амперметре. Его также можно найти, зная сопротивление амперметра.

Метод вольтметра-амперметра удобен при исследовании вольтампер-ных характеристик сопротивлений при необходимости подачи на измеряемое сопротивление электрического поля определенной величины. В других случаях необходимость учета сопротивления измерительных приборов ограничивает применимость этого метода.

2. Метод омметра.

Измерение сопротивления методом омметра носит оценочный качественный характер. Измеряемое сопротивление включается в цепь последовательно с источником эдс и микроамперметром (рис. 2).

Рис. 2.

Показания микроамперметра зависят от величины R_х, что позволяет градуировать микроамперметр непосредственно в величинах измеряемого сопротивления. Уменьшение эдс источника за счет его естественного старения приводит к нарушению градуировки микроамперметра и придает измерениям качественный характер. Измерение сопротивления с помощью логометра позволяет исключить влияние эдс источника.

3. Метод логометра.

Логометр – это прибор для измерения отношения двух электрических величин. Подвижная часть логометра состоит из двух рамок, на каждую из которых действует одна из величин, входящих в измеряемое отношение. Возникающие при этом вращающие моменты действуют в противоположных направлениях. Логометры обычно бывают магнитоэлектрической и ферродинамической систем. В случае логометра магнитоэлектрической системы одна из рамок включена последовательно с измеряемым сопротивлением, а другая – параллельно ему. В связи с этим отклонение подвижной системы прибора α тем больше, чем больше ток i, текущий через первую рамку, и тем меньше, чем больше напряжение U, подаваемое на вторую рамку (и ток, текущий через нее): α = f(i/U). Таким образом, показания прибора зависят лишь от величины R_х = i/U и не меняются при изменении напряжения источника.