3.Техника безопасности.

1.Находиться непосредственно на своем рабочем месте.

2.Соблюдать правила поведения в лаборатории.

3.Не отвлекать учащихся с других рабочих мест от работы.

4.Содержание отчета.

1.Тема, цель работы.

2.Устройство муфельной печи (рисунок 3).

3.Краткие теоретические сведения.

4.График интервала закалочных температур (рисунок 1).

5. Цвета каления для определения температуры закалки и цвета побежалости

для определения температуры отпуска.

6.Температура каления сталей 20, 40, 60.

5.Контрольные вопросы.

1.Что называется закалкой?

2.Что называется отпуском?

3.Для каких деталей назначается высокий отпуск?

4.Для каких деталей назначается средний отпуск?

5.Для каких деталей назначается низкий отпуск?

6.Для чего назначается закалка?

7.Для чего и когда назначается отпуск?

8.Для каких деталей при закалке в качестве охлаждающей среды применяется вода?

9.Для каких сталей при закалке в качестве охлаждающей среды применяется масло?

10.Как определить температуры каления, температуру отпуска.

Лабораторная работа №4

Тема:

Определение электрических свойств проводниковых материалов

Цель работы:

Получить навыки в определении удельного сопротивления, удельной проводимости и температурного коэффициента

электрического сопротивления проводниковых материалов

ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ: 2 часа.

Место выполнения работы:

лаборатория «Электроматериаловедение».

Дидактическое и методическое обеспечение:

Инструкционная карта, справочные таблицы.

1. Последовательность выполнения работы:

1. Внеурочная подготовка.

1.1. Повторить темы: «Физические процессы в проводниках», «Материалы высокой

проводимости», «Материалы высокого электрического сопротивления».

1.2. Повторить состав и свойства сплавов применяемых для резисторов и нагревательных

элементов.

1.3 Изучить инструкцию по ТБ.

1.4. Заготовить таблицу1

Таблица 1-Результаты измерений опыта.

Т	С	20	40	60	80	100	120	140
I	мА
R	Ом

2 Работа в лаборатории:

2.1 Изучить лабораторный стенд.

2.2 Ознакомиться с ходом опыта.

2.3 Получить допуск на выполнение лабораторной работы.

2.4 Зарисовать схему стенда.

2.5 По полученным в результате опыта данным рассчитать и построить зависимость:

R=f(T);

2.6 По данным таблицы 2 согласно варианта произвести расчет.

.7 Сделать выводы по работе.

2. Методические указания.

2.1 Теоретические сведения.

Изменение сопротивления в зависимости от температуры у металлов и сплавов может быть как положительным, так и отрицательным свойством.

Изменение сопротивления является основой для построения резистивных датчиков температуры используемых в системах автоматики. Но при необходимости получения системы со стабильными параметрами в условиях изменения температуры в широких пределах, изменение сопротивления будет фактором отрицательным. Для исключения зависимости параметров то температуры используют сплавы с ТК_ близким к нулю.

Для проводниковых материалов ТК_>0 т.е. с повышением температуры повышается и удельное сопротивление.

Удельная проводимость металлических проводников, согласно классической теории металлов, может быть выражена следующим образом:

Заготовить

где е – заряд электрона;

n₀ – число свободных электронов в единице объема;

 - средняя длина свободного пробега электрона между двумя соударениями с узлами

решетки;

m – масса электрона;

v_т– средняя скорость теплового движения свободного электрона в металле.

Число носителей заряда (концентрация свободных электронов) в металлическом проводнике при повышении температуры остается практически неизменным. Однако вследствие усилений колебаний узлов кристаллической решетки с ростом температуры появляется все больше и больше препятствий на пути направленного движения свободных электронов под действием электрического поля, т.е. уменьшается средняя длина свободного пробега электрона , уменьшается подвижность электронов и, как следствие, уменьшается удельная проводимость металлов и возрастает удельное сопротивление.

Температурный коэффициент положителен.

Повышенным значением _ обладают некоторые металлы, в том числе ферромагнитные металлы – железо, никель, кобальт.

При изменении температуры в узких пределах на практике допустима кусочно-линейная аппроксимация зависимости:

где ₁ и ₂ – удельное сопротивление проводникового материала при температурах Т₁ и

Т₂ соответственно (при этом Т₂>T₁);

_ - так называемый средний температурный коэффициент удельного сопротивления

данного материала в диапазоне от Т₁ до Т₂.

При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления (см. рис2.)

Однако у некоторых металлов при плавлении удельное сопротивление уменьшается.

Уменьшение  наблюдается у металлов у которых при плавлении увеличивается плотность т.е. уменьшается объем.

Удельное сопротивление сплавов.

Значительное возрастание  наблюдается при сплавлении двух металлов в том случае, если они образуют друг с другом твердый раствор, т.е. создают при отвердевании совместную кристаллизацию и атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого.

Зависимость  от процентного соотношения компонент представлена на примере кривой для сплава медь-никель.

Такое изменение  и _ от содержания компонентов можно объяснить тем, что вследствие его более сложной структуры по сравнению с чистыми металлами его уже нельзя уподоблять классическому металлу, т.е. удельной проводимости сплава обуславливается не только изменением подвижности носителей, но в некоторых случаях и частичным возрастанием концентрации носителей при повышении температуры. Сплав у которого уменьшение подвижности с ростом температуры компенсируется возрастанием концентрации носителей, будет иметь нулевой температурный коэффициент удельного сопротивления.

Если сплав двух металлов создает раздельную кристаллизацию и структура застывшего сплава представляет собой смесь кристаллов то изменение удельного сопротивления в зависимости от состава имеет линейный характер.