- •М. В. Шкаруба материаловедение. Технология конструкционных материалов
- •Введение
- •Классификация материалов по электрическим свойствам
- •Классификация материалов по магнитным свойствам
- •Наибольшее распространение из конструкционных материалов нашли металлы и сплавы. Поэтому в разделе «Конструкционные материалы» основное внимание уделено металлам и сплавам.
- •Лабораторная работа № 1
- •Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 2 исследование влияния температуры на удельное сопротивление чистых металлических проводников
- •Теоретические положения
- •Описание установки и обработки результатов измерения
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 3 исследование криопроводимости металлов
- •Теоретические положения
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4 исследование влияния температуры на удельное сопротивление сплавов высокого сопротивления
- •Теоретические положения
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 5 исследование влияния температуры на удельную электропроводность полупроводника
- •Теоретические положения
- •Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 исследование нелинейных характеристик керамических полупроводников
- •Теоретические положения
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 7 исследование свойств ферримагнитных материалов
- •Лабораторная работа № 8 испытание материалов на растяжение
- •Подготовка к работе
- •Порядок выполнения работы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Часть 1. Лабораторные работы на стендах 5
- •Часть 2. Лабораторные работы на эвм 48
- •Лабораторная работа № 2
- •Исследование влияния температуры на удельное сопротивление сплавов высокого сопротивления 68
- •Лабораторная работа № 7
Описание установки
Эту работу можно выполнять в ОмГТУ в лаборатории на экспериментальной установке: конденсаторы нагреваются в электропечи; измерения выполняются цифровыми приборами D-890G (измерение температуры) и ELC-131D (измерение емкости и tgδ) (часть 1, рис. 1.3).
В дальнейшем для этой работы решили сделать компьютерный вариант из-за следующих недостатков:
1) за время работы студенты успевали снять зависимости только для одного конденсатора, так как надо было ждать, пока полностью остынет печь;
2) зависимости нельзя снять по частям, так как при каждом повторном нагреве они хоть ненамного отличаются друг от друга;
3) чтобы не повредить конденсатор (особенно если в нем масло), его нельзя нагревать до температуры выше 80 оС, а характерные особенности материала конденсатора проявляются после 80 оС;
4) студенты часто перегревали конденсаторы, после этого исследуемые зависимости отличались от теоретических, а конденсаторы приходилось выбрасывать;
5) зависимости ТКС = f(t) из-за неточности измерений сильно отличались от теоретических.
Поэтому было решено один раз пожертвовать новыми конденсаторами, нагреть их до 110 оС и тщательно выполнить измерения емкости С и tg конденсаторов, а потом на основании этих данных создать программу на ЭВМ.
Использование программы вместо экспериментальной установки имеет ряд преимуществ.
1. Теперь конденсатор можно многократно нагревать до 110 оС, не опасаясь его перегрева.
2. Зависимости не изменяются от нагрева к нагреву.
3. За время работы можно снять зависимости для нескольких конденсаторов, так как не надо ждать, пока остынет печь.
4. Лабораторная работа на экране монитора организована примерно так же, как и на реальной установке, а с самой экспериментальной установкой можно познакомиться в лаборатории 6–139.
5. Компьютер позволяет обработать полученные результаты и построить на экране монитора все зависимости, которые не отличаются от теоретических.
6. Программа сравнивает значения, выводимые на экран прибора, и значения, вводимые студентом при построении зависимостей, и оценивает правильность выполнения работы.
7. Программа имеет 50 вариантов, что позволяет каждому студенту группы выполнить ее индивидуально.
Подготовка к работе
1. Внимательно прочитать теоретическую часть к лабораторной работе.
2. Познакомиться с фотографией экспериментальной установки.
Порядок выполнения работы
1. Включить ЭВМ и загрузить программу Лаб1.exe.
2. Ввести номер варианта задачи, указанной преподавателем.
3. Внимательно прочитать все тексты, выводимые на экран и познакомиться с установкой, изображенной на экране монитора (рис. 1.3). Обратить внимание на то, что приборы на экране монитора для наглядности и удобства обработки результатов показывают значения в относительных единицах (Сt/Со и tgt/tgo).
Рис. 1.3. Установка для исследования влияния температуры на емкость и тангенс диэлектрических потерь конденсаторов в программе
4. Выполнить I этап работы (исследование конденсатора типа КСО, рис. 1.4):
– подготовить таблицу для заполнения (табл. 1.1):
Таблица 1.1
n |
t, оС |
Сt/Со |
tgt/tgo |
ТКС |
0 |
20 |
… |
… |
… |
1 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
23 |
… |
… |
… |
… |
Рис. 1.4. Изображение на экране монитора начала I этапа
– выбрать режим нагрева печи так, чтобы успевать списывать все показания (при выполнении работы Вам нужно успеть списать с экрана монитора 24 значения номера измерений, температуры t, Сt/Со и tgt/tgo, причем температура печи изменяется непрерывно, запись следует делать тогда, когда значение температуры выводится красным цветом);
– построить зависимость Сt/Со = f(t): для этого все значения Сt/Со из таблицы 1.1 следует ввести в ЭВМ, проверить выведенную на экран таблицу, чтобы исключить ошибки при вводе (на основании этой таблицы будет построена зависимость Сt/Со = f(t); если при вводе были допущены ошибки, то на графике будет указано их число и неверные значения будут выделены зеленым цветом – в этом случае необходимо провести повторное нагревание, чтобы заново списать эти значения и повторно заполнить таблицу);
Рис. 1.5. Зависимость Сt/Со = f(t)
– по зависимости Сt/Со = f(t) программа вычисляет значения ТКС, их также необходимо занести в таблицу 1.1, по ним будет построена зависимость ТКС = f(t);
Рис. 1.6. Зависимость ТКС = f(t)
– построить зависимость tgt/tgo = f(t): для этого значения tgt/tgo из таблицы 1.1 нужно ввести в ЭВМ, проверить выведенную на экран таблицу, программа определит, были ли ошибки при вводе (рис. 1.7);
Рис. 1.7. Зависимость tgt/tgo = f(t)
– программа оценит основные результаты I этапа (рис. 1.8), их надо показать преподавателю.
Рис. 1.8. Основные результаты I этапа
5. Выполнить II этап работы (исследование конденсатора типа МБИ) в той же последовательности, что и I этап, только исследуя другой конденсатор, и число измерений увеличивается до 27 (следовательно, в таблице 1.1 теперь число измерений изменяется от 0 до 26).
Рис. 1.9. Изображение на экране монитора начала II этапа
Работа считается выполненной только в том случае, если не допущено ни одной ошибки на обоих этапах (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Основные результаты работы
6. Составить отчет, который должен содержать:
а) название работы и ее цель;
б) основные расчетные формулы;
в) типы исследуемых конденсаторов, составы их диэлектриков;
г) таблицы и графики Сt/Со = f(t), tgt/tgo = f(t) и ТКС = f(t) для двух конденсаторов (графики рекомендуется строить в Excel, см. часть 1, рисунок 1.11);
д) вывод (объяснение полученных зависимостей).
Вопросы к защите лабораторной работы № 1
1. Чему равна емкость плоского конденсатора?
2. Что такое и о?
3. На какие группы делятся диэлектрики по виду поляризации?
4. На какие виды делятся диэлектрические потери?
5. Что такое температурный коэффициент ТКС?
6. Как влияет вид поляризации на температурный коэффициент?
7. Как влияет температура на емкость конденсаторов?
8. Как влияет температура на tg?
9. Расшифровать марки конденсаторов.