ЭлМат 1 лаба готовая

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Электротехническое материаловедение»

Тема: Исследование основных свойств проводниковых материалов

Санкт-Петербург

2025

Обработка результатов измерений

Пункт 1. Рассчитаем удельное сопротивление металлических проводников и сопротивление квадрата поверхности металлических пленок:

Пример расчета:

Материал	R, Ом	b, м	l, м	, Ом
1	39,12	0,0025	0,0002	489
2	775,5	0,002	0,00325	477,2308
3	7601	0,0006	0,0095	480,0632

Таблица 1.1 Сопротивление квадрата поверхности металлических пленок.

Пример расчета:

Материал	R, Ом	l, м	d, м	, Ом*м*10-7
Манганин	63,52	1,04	0,0001	4,795
Медь	9,82	8,3	0,00013	0,157
Нихром	2,66	0,9	0,0007	11,369
Константан	198,51	1	0,0006	560,99
Никель	2,43	1,5	0,00025	0,795

Таблица 1.2. Удельное сопротивление металлических проводников.

Пункт 2. Построим графики температурных зависимостей сопротивления для исследуемых резисторов:

Пункт 3. Рассчитаем температурные коэффициенты удельного сопротивления металлов и сплавов:

Отношение сопротивления к температуре найдем методом аппроксимации графиков зависимости , и эта величина останется постоянной для всех значений.

Для никеля:

Для меди:

Для константана:

Температурные коэффициенты линейного расширения:

никель –

медь –

константан –

Рассчитаем :

t, °C	Никель		Медь			Константан
	R, Ом	αρ*10-3, К-1		R, Ом	αρ*10-3, К-1	R, Ом	αρ*10-3, К-1
25	15,97	6,76		110,51	2,38	30,53	0,019
40	18,18	5,94		115,46	2,28	30,5	0,019
55	21,95	4,92		119,3	2,20	30,51	0,019
70	23,23	4,65		122,98	2,14	30,46	0,019
85	24,8	4,36		126,55	2,08	30,45	0,019
100	25,54	4,10		131,36	2	30,46	0,019
115	25,6	4,22		134,4	1,91	30,51	0,019

Таблица 2. Температурные коэффициенты удельного сопротивления металлов и сплавов.

Пункт 4. Построим график зависимости температурного коэффициента удельного сопротивления к температуре:

Пункт 6. Рассчитаем зависимости удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления от состава для сплавов системы Cu–Ni при комнатной температуре:

учитывая, что

Значение температурного коэффициента рассчитаем по формуле

Рассчитаем значение коэффициентов для концентрации никеля 0,2:

xNi	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
ρ*10-7, Ом*м	0,17	3,35	5,01	5,15	3,77	0,87
αρ*10-3, К-1	2,37	0,44	0,52	0,72	1,27	6,76

Таблица 3. Удельное сопротивление и температурный коэффициент удельного сопротивления состава для сплавов системы Cu–Ni.

Пункт 7. Построим график зависимости удельного сопротивления сплава и температурного коэффициента удельного сопротивления сплава :

Пункт 8. Построим график зависимости термопар:

t гор, °C	t хол, °C	Δt, °C	ΔUAB, мВ
			медь-железо	медь-константан	медь-манганин
25	26	-1	-0,12	-0,11	-0,09
40	28	12	0,44	0,42	-0,06
55	28	27	0,91	0,91	-0,05
70	28	42	1,3	1,35	-0,02
85	29	56	1,73	1,82	0,06
100	29	71	2,13	2,3	0,07
115	30	85	2,5	2,86	0,07

Таблица 4. Значения термоЭДС для различных термопар в зависимости от температуры

Вывод: в ходе лабораторной работы были исследованы температурные зависимости сопротивления трех проводников: никеля, меди и константана. В исследуемом температурном диапазоне сопротивление никеля и меди линейно возрастало, а сопротивление константана оставалось постоянным. Увеличение сопротивления объясняется следующим образом: атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки проводника, колеблются, при увеличении температуры амплитуда колебаний увеличивается; следовательно, носители заряда (электроны) чаще рассеиваются в процессе их направленного движения, соответственно уменьшается средняя длина свободного пробега и увеличивается сопротивление. Была рассмотрена зависимость удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления от состава системы медь-никель. Максимальное значение удельного сопротивления было получено при содержании примерно 50% меди и 50% никеля, т.к. искажение кристаллической решетки при этом максимально у обоих компонентов системы. Также получена температурная зависимость термоЭДС для термопар медь-железо, медь-константан, медь-манганин. Все термоЭДС линейно возрастают, но термоЭДС системы медь-манганин значительно медленнее. Основная причина: в металлах с увеличением

возникает контактная составляющая термоЭДС.