От температуры

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Провести исследование температурной зависимости сопротивления металлического проводника.

2. Определить значение температурного коэффициента a и сопротивления Ro.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Металлы относятся к проводникам первого рода, прохождение тока в них не сопровождается переносом вещества (атомов, ионов). Ток проводимости в металлах представляет собой обусловленный электрическим полем медленный систематический дрейф свободных электронов, наложенный на их хаотическое тепловое движение.

Установление постоянной скорости дрейфа (постоянный электрический ток) означает появление сил, тормозящих движение электронов и уравновешивающих электрические силы. Эти силы сопротивления вызываются взаимодействием зарядов друг с другом и с кристаллической решеткой.

Одно из фундаментальных утверждений физики твердого тела состоит в том, что на движение электронов не влияет их взаимодействие с идеальной решеткой. Если решетка не идеальна, то это

приводит к рассеянию электронов, т.е. к появлению сопротивления. Неидеальность решетки связана, во-первых, с колебаниями узлов кристаллической решетки – положительных ионов металла вследствие хаотического теплового движения, во-вторых, с дефектами решетки. Различают: точечные дефекты – вакантные узлы, ионы примесей в узлах решетки, внедренные атомы примесей в междоузлиях, линейные дефекты-дислокации и объемные дефекты-границы

кристаллитов.

Рассеяние электронов вследствие искажения решетки хаотическим тепловым движением носит название фононного; значение удельного сопротивления, обусловленное этой причиной, обозначим _ф. Рассеяние электронов на дефектах решетки называют примесным, значение удельного сопротивления, обусловленное этой причиной, обозначим r_пр. В неупорядоченных сплавах даже при комнатной температуре доминирующей причиной, обуславливающей сопротивление, являются дефекты решетки, тогда как в чистых металлах основной причиной сопротивления является тепловое движение.

Матиссен (1867 г.) установил, что полное удельное сопротивление складывается аддитивно из этих двух составляющих:

= _ф + _пр

Для чистых металлов и металлов с примесями при температурах, близких к комнатной, сопротивление с увеличением температуры растет линейно:

R = R₀ (1 + t) = ₀ (1 + t) (26)

где ₀ - удельное сопротивление проводника при t = 0⁰ С,

- температурный коэффициент сопротивления,

l и S - длина и площадь поперечного сечения проводника.

В области низких температур зависимость сопротивления от температуры может быть очень сложной.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема установки представлена на рис.10. Исследуемый образец 1 помещается в термостат 2. Температура в термостате измеряется термометром 3, задается положением реостата 5.

Сопротивление образца определяется

прибором 4, в качестве которого могут

использоваться: мост сопротивления

МО-62, цифровой измеритель Р 5030,

универсальный вольтметр В7-16 А

или осциллограф мультиметр С1-112.

Рис.10

Дата добавления: 2015-06-04