Описание лабораторной установки

Установка состоит из печи 1, в основании которой размещены два нагревательных элемента 2 (рис. 7.1) и датчик цифрового термометра (либо ртутный термометр 3). На тыльной стороне внутренней стенки печи при помощи электрического разъема установлена плата 4 с исследуемыми образцами проводниковых материалов (R1 – константан, R2 – нихром, R3 – со­единительный провод, R4 – никель, R5 – манганин).

Рис. 7.1. Функциональная схема экспериментальной установки

Концы исследуемых проводников через разъем XS1 подключены
к переключателю SA2 и выведены на клеммы XS2. К клеммам XS2 подключается омметр 5. Переключатель SA2 служит для поочередного подключения исследуемых образцов проводниковых материалов к омметру.

Задание

1. Изучить зависимость электропроводности проводниковых материалов от температуры, а также описание лабораторной установки и порядок проведения лабораторной работы.

Произвести необходимые геометрические измерения.

Произвести измерения сопротивлений пяти образцов проводниковых материалов при комнатной температуре (R3 – сопротивление соединительных проводов).

Снять экспериментальные зависимости сопротивлений 1, 2, 4, 5-го образцов в диапазоне температур от комнатной до 160 ºС с шагом 10 ºС.

4. На основе экспериментальных зависимостей, полученных по п. 2 задания и формуле (7.11), построить графики зависимостей ρ(Т), найденные по формуле (7.1).

5. Вычислить значения средних температурных коэффициентов удельного сопротивления указанных образцов для двух интервалов температур, заданных преподавателем (табл. П.7 приложения).

Порядок проведения лабораторной работы

1. Изучить исполнение установки и исследуемые образцы проводниковых материалов.

2. При помощи штангенциркуля и линейки произвести необходимые геометрические измерения, позволяющие вычислить длину l
и площадь поперечного сечения S проводников.

3. К сети 220 В подключить омметр типа Щ-34 и тумблером СЕТЬ
на лицевой панели омметра подать на него питание. Измерительный щуп омметра должен быть подключен к клеммам 3X2 на внешней стороне задней стенки печи.

4. К сети 220 В подключить шнур питания печи и кнопкой на лицевой панели печи включить выключатель  SA1 подачи питания на нагревательные элементы.

5. Произвести снятие зависимостей R = f(T) для пяти исследуемых образцов в диапазоне температур от комнатной до 160 °С с шагом
10 ºС. При этом подключение исследуемого образца к омметру произвести переключателем SA2, расположенным на лицевой панели печи. Номер подключаемого образца соответствует условному обозначению, определяемому положением ручки переключателя SA2.

Замечание: снятие зависимостей по п. 5 задания следует производить при нагреве и охлаждении. При этом каждая точка зависимости сопротивлений образцов от температуры строится как среднее между двумя показаниями омметра при нагреве и охлаждении при одном и том же показании термометра по формуле (7.11). Этим снижается погрешность от теп­лового гистерезиса экспериментальной установки.

Внимание! Для увеличения точности измерений рекомендуется нагревательные элементы отключатьза 5 °С до установки требуемой температуры в печи.

6. На основе полученных данных построить графики зависимостей
p = f(Т) всех исследуемых материалов.

7. Вычислить значения среднего температурного коэффициента удельного сопротивления α_ρ указанных образцов для двух интервалов температур, заданных преподавателем (табл. П.7 приложения).

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цель работы и краткая теория (1–2 с.).

3. Исходные данные и данные эксперимента.

4. Порядок расчета значений ρ(Т).

5. Графики зависимостей ρ(Т).

6. Значения α_ρ указанных образцов для двух интервалов температур, заданных преподавателем.

7. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Классификация проводниковых материалов.

2. Какие материалы относятся к проводникам с высокой проводимостью?

3. Какие материалы являются проводниками высокого сопротивления?

4. Пояснить зависимость удельного сопротивления проводниковых материалов от температуры.

5. Как связаны между собой электропроводность и теплопроводность?

6. Как определяется температурный коэффициент удельного сопротивления материалов?

7. Как определяется удельная электропроводность материалов?

8. Какими факторами обусловлена зависимость электропроводности от температуры?

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

Таблица П.7