3. Экспериментальная часть

3.1. Описание измерительной установки

Исследование зависимости сопротивления проводниковых материалов от температуры проводят на установке ИЭП1 (рис. 12).

Установка ИЭП1 предназначена для измерения сопротивлений в диапазоне 10...10¹³Ом. Применяемый в приборе метод измерения сопротивлений основан на сравнении измеряемого сопротивления и образцового сопротивления с помощью операционного усилителя, охваченного глубокой обратной связью (рис. 13). В приборе имеются два диапазона измерений и используются две шкалы – линейная и обратно пропорциональная. Измерения сопротивлений в диапазоне 10²...10⁶Ом проводятся по линейной шкале, а в диапазоне 10⁷...10¹³Ом – по обратно пропорциональной шкале. Для исследуемых в работе образцов, имеющих сопротивление ниже 10⁶Ом, измерения проводятся по линейной шкале.

На передней панели прибора расположены:

1. индикатор шкалы; 7. кнопка выключателя “Сеть”;

2. кнопки выбора поддиапазона; 8. индикатор связи с ЭВМ;

3. индикатор результата измерения; 9. кнопка переключения канала;

4. кнопки выбора температуры; 10. индикатор выбора канала;

5. индикатор температуры 11. термокамера.

6. индикатор нагрева;

Рис. 12. Общий вид лицевой панели установки для измерения

электрического сопротивления

При измерениях с линейной шкалой источник напряжения и образцовый резистор образуют искусственный генератор тока, а измеряемое сопротивление включается в цепь обратной связи.

Рис 13. Принципиальная схема измерения

Измеряемое сопротивление определяется по формуле:

, Ом

где R₂– измеряемое сопротивление, Ом;

R₁– сопротивление образцового резистора, Ом;

U_вых– выходное напряжение усилителя, В;

U_вх – входное напряжение с источника сигнала, В;

ВАЖНО: Перед началом работы сформируйте файл отчета. Для этого запустите на Рабочем столе пиктограмму файла «Отчет» и заполните предлагаемую форму. Затем сохраните ее, нажав клавишу <ЗАПИСЬ>.

4. Порядок проведения работы

4.1. Получить у преподавателя кассету с исследуемыми проводниками. Записать в отчет названия материалов, их геометрические размеры.Установить кассету с образцами в термокамеру прибора до упора. При этом шторка должна опуститься.

Образцы:

Первый канал: Медь – поперечное сечение S= 0.008 мм², длинаl= 25 м

Второй канал: Константан – поперечное сечение S= 0.07 мм², длинаl= 9 м

4.2. Включите кнопку “Сеть” 7 (Рис. 12), при этом загорится индикатор шкалы 1, индикатор результата измерения 3, индикатор выбора температуры 5, индикатор выбора канала 10. Внимание!Кнопками выбора температуры 4 отключить нагрев образца(индикатор 5 должен показать «OFF»). При первом нажатии кнопки на индикаторе 5 высветится установленное значение температуры. При повторном нажатии кнопки произойдет коррекция устанавливаемой температуры. Через 2 секунды после завершения установки индикатор 5 перейдет в режим отображения текущей температуры. Для отключения терморегулятора необходимо установить температуру менее 30`С. При этом на экране высветится сообщение «OFF».

4.3. Кнопкой 9 установите требуемый канал для измерения. Контроль выбора канала осуществляется с помощью индикатора 10. Сопротивление первого материала отображается по каналу 1. Сопротивление второго материала отображается по каналу 2.

4.4. Кнопками 2 установите требуемый диапазон сопротивления. При этом индикатор 1 укажет на выбранную шкалу (шкала 0-10 – линейный режим работы, а шкалы 1-3 и 3-10 – обратно пропорциональный режим работы). Значения сопротивлений внесите в табл. 1.

Примечания:

При работе прибора на индикаторе 1 могут отображаться следующие сообщения:

L– измеряемое сопротивление ниже выбранного поддиапазона;

H- измеряемое сопротивление выше выбранного поддиапазона.

4.5. Измерить величины исследуемых сопротивлений при комнатной температуреR₂₀. Рассчитать значения объемных удельных сопротивлений материалов. Данные материалы представлены в виде проволок, намотанных на катушки с известными геометрическими параметрамиSиl.

Результаты занести в табл. 5.

Таблица 5

Тип сопротивления	R20, Ом	ρ, Омм

4.6. Снять зависимость Rот температуры. Для этого с помощью кнопок 4 установите требуемое значение температуры термокамеры. При первом нажатии кнопки на индикаторе 5 высветится установленное значение температуры. При повторном нажатии кнопки произойдет коррекция устанавливаемой температуры. Через 2 секунды после завершения установки индикатор 5 перейдет в режим отображения текущей температуры. Индикатор 6 должен загореться, указывая, что происходит нагрев термокамеры.

Измерения R_Tпроизводить по следующему температурному ряду: начальная, 40, 60, 80^оC.Рекомендуется соблюдать интервал между измерениями 10 мин. для стабилизации показаний прибора при нагреве образца. Результаты измерений занести в табл. 6.

4.7. По полученным результатам определить температурные коэффициенты сопротивления ТКRдля меди. Вычисление ТКRпроводят по выражению (8) с учетом данных линейной аппроксимации зависимостиR(T) (таблицаLinearfitofData1) (в выражении требуется заменить удельное сопротивление ρ на полное R). Использовать колонку температуры и колонку сопротивления данной таблицы и, с учетом (8) и величины наклона линейной функции, рассчитатьTKRдля всех температур. Построить график ТКR(Т) в масштабеTKRот 0 до 10, добавив в подпись соответствующий масштабный коэффициент.

Таблица 6

Т, 0С	R1,Ом	R2, Ом

Обработку результатов выполнять в пакете MSExcelилиOrigin. Снятые с прибора данные занести в таблицу и рассчитать дополнительные параметры. Вставить информацию о типе материала и его геометрических размерах. График зависимостиR(T) аппроксимировать линейной зависимостью. Из коэффициента аппроксимации, определяющего наклон характеристики, рассчитатьTKR.

Экспериментальные данные и графики R(T),TKR(T) вставить в отчет. Файл обработки (файл пакетаORIGIN(OPJ) илиMSEXCEL) и отчет сохранить в формате шаблона <фамилия И.О.>_7. Рабочая папка:D:/МиЭЭТ/<Номер группы>.