3 Методика выполнения работы

Установка для исследования основных характеристик проводников и влияния на них температуры представлена на рис.16. Она включает в себя миллиомметр М, исследуемые проводники R₁, R₂, R₃и переключатель К. позволяющий подключать к миллиомметру поочередно измеряемые сопротивления.

Рис. 16. Установка для измерения электрических характеристик проводников.

Если измерено сопротивление проводника и известны его геометрические размеры, удельное сопротивление определяют по формуле:

(2)

где R - сопротивление; S - площадь поперечного сечения; l- длина проводника.

Подвижность электронов может быть вычислена по формуле:

. (3)

Вычисление среднего температурного коэффициента удельного сопротивления в диапазоне температур от t₁до t₂определяют по формуле (1), измеряя значенияпри этих температурах:

. (4)

Тепло в металле передается в основном теми же свободными электронами, которые определяют и электропроводность металлов. Очевидно, что при прочих равных условиях, чем больше удельная электрическая проводимость металла , тем больше его коэффициент теплопроводности. При повышении температуры, когда подвижность электронов в металле и его проводимость уменьшается, отношение коэффициента теплопроводности металла к его удельной электрической проводимости должно возрастать. Математически это выражается законом Видемана-Франца:, (5)

где L₀- число Лоренца. Теоретическое значение числа Лоренца составляет 2,4510^-8В²/К². Экспериментальные величины, определенные для различных металлов, имеют близкие значения (для алюминия L₀= 2,110^-8В²/К² для меди L₀ = 2,2510^-8В²/К²для железа L₀ = 2,910^-8В²/К²). С помощью данного выражения можно определить коэффициент теплопроводности металла при данной температуре, если известно его удельное сопротивление, за исключением области низких температур.

4 Порядок выполнения работы

1. Произвести измерения сопротивлений образцов при комнатной температуре.

2. Повторить измерения в интервале температур от комнатной до 120-150С через каждые 10-20С. Измерения проводить при установившейся температуре, для чего показания снимать через 10-15 минут после очередного повышения температуры в термостате.

3. Для каждого полученного значения сопротивления по формуле (2) вычислить удельное сопротивление . Построить, график зависимости(t).

4. Используя формулу (4), вычислить значения среднего температурного коэффициента удельного сопротивления по всему исследованному диапазону температуры. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Таблица

t,C	R, Ом	, Омм	, 1/C	t, C	R, Ом	, Омм	, 1/C	t, C	R, Ом	, Омм	, 1/C

5. Используя выражения (3) и (5), вычислить значения подвижности электронов и коэффициента теплопроводности при комнатной и максимальной температурных измерений.

Вопросы для самостоятельной работы

1. Классификация проводниковых материалов.

2. Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры.

3. Влияние деформации, примесей и вида обработки на сопротивление металлов.

4. Как связаны между собой электропроводность и теплопроводность металла?

5. Как определяют температурный коэффициент удельного сопротивления металлов?