Порядок проведения лабораторной работы
1. Изучить исполнение установки и конструкции термопар.
2. К сети 220 В подключить блок усилителя и тумблером SA3 СЕТЬ подать на него питание. О включении питания свидетельствует сигнальная лампа на лицевой панели блока. Спустя 2–3 мин после включения усилителя ручкой «установка 0» при необходимости подстроить ноль милливольтметра. К сети 220 В подключить шнур печи и включить кнопочный выключатель SA1 подачи питания на нагревательные элементы печи.
Внимание! Для увеличения точности измерений рекомендуется отключатьнагревательные элементыза 5 °С до установки требуемой температуры в печи.
3. Произвести снятие зависимостей ε = f(Т) в диапазоне температур от комнатной до 150 °С с шагом 5–10 °С. При этом подключение исследуемой термопары к усилителю произвести переключателем SA2, расположенным на лицевой панели блока усилителя. Тип подключенной термопары соответствует условному обозначению, определяемому положением ручки переключателя.
Содержание отчета
1. Титульный лист.
2. Цель работы и краткая теория (1–2 с.).
3. Исходные данные и данные эксперимента.
4. Графики ε = f(T) для исследуемых термопар.
5. Расчет значений αT (αT = (U2– U1)/(T2– T1)) для трех интервалов температур, заданных преподавателем.
6. Выводы.
* Жирным шрифтом выделены задания, которые необходимо выполнить непосредственно на лабораторной установке.
Контрольные вопросы
1. Дать определение эффекта Зеебека.
|
|
|
2. Дать определение эффекта Пельтье.
3. Сущность эффекта Томсона.
4. Теоретическое обоснование эффекта Зеебека.
5. Теоретическое обоснование эффекта Пельтье.
6. Какие металлы и сплавы применяются для термопар?
7. Область применения термоэлектрического эффекта.
8. Какие термопары обладают наибольшей термоЭДС, а какие – наибольшей термостабильностью? Почему?
9. Как осуществляется термокомпенсация температуры холодных концов термопары?
Таблица П.6
| Параметр | Номер варианта | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Данные для расчетов | |||||||||
| T2–T1,˚С (X-К) | 150–50 | 100–30 | 50–30 70–50 90–70 | 60–30 | 100–50 | ||||
| T2–T1,˚С (X-А) | 150–50 | 100–30 | 60–30 100–70 150–120 | 60–30 | 100–50 | 100–50 150–50 150–100 | |||
| T2–T1,˚С (М-К) | 150–50 | 100–30 | 60–30 100–70 150–120 | 60–30 | 100–50 | 100–50 150–50 150–100 | |||
Лабораторная работа № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы:
1. Изучение основных электрических характеристик проводниковых материалов.
2. Экспериментальное исследование температурных зависимостей электрических сопротивлений металлов и сплавов.
|
|
|
Пояснения к работе
Одним из основных параметров, характеризующих свойства проводниковых материалов, является удельное сопротивление ρ:
ρ = 1 Ом×м или Ом×мм2/м.
Тогда сопротивление R любого проводникового образца длиной l
и площадью поперечного сечения S может быть вычислено по известной формуле
. (7.1)
Величина, обратная ρ, называется удельной электрической проводимостью γ. Этот параметр учитывает вклад обеих характеристик носителей заряда в проводнике – концентрации n и подвижности μ, что подтверждается для плотности тока I в образце
, (7.2)
где V – скорость электрона в электрическом поле; е – заряд электрона.
Тогда, с учетом того, что 
,
(7.3)
где U – напряжение, приложенное к образцу (Е = U/l), создающее электрическое поле. Сравнение выражений (7.3) и (7.1) показывает, что
(7.4)
Выражение (7.4) указывает на двойственную природу удельной электропроводности – зависимость от концентрации носителей и их подвижности.
Зависимость удельной электропроводности от температуры, исходя из выражения (7.4), можно объяснить только зависимостью от температуры подвижности, которая из электронной теории может быть представлена как
|
|
|
(7.5)
где λСР – средняя длина свободного пробега электрона; m – масса электрона.
Из выражений (7.4) и (7.5) следует, что удельная электропроводность может определяться только температурными зависимостями скорости движения электрона V и длиной его свободного пробега. Что касается скорости V, то она практически не зависит от температуры, так как изменение скорости привело бы к переходу электронов на более высокие энергетические уровни, а в электронном газе зоны проводимости эти уровни заняты. Таким образом, зависимость электропроводности проводника
от температуры может определяться только длиной свободного пробега электрона в решетке. Из физики твердого тела известно, что λСР уменьшается при повышении температуры. Следовательно, и удельная электропроводность будет уменьшаться при увеличении температуры. Последнее хорошо подтверждается экспериментальными исследованиями в данной работе.
На основании выражений (7.4), (7.5) величину удельного сопротивления можно определить как
|
|
|
(7.6)
При кусочно-линейной аппроксимации этой зависимости величина удельного сопротивления p2 в конце диапазона (при температуре Т2) может быть определена как
(7.7)
где p1 – удельное сопротивление в начале диапазона; величина αρ – характеризует средний температурный коэффициент удельного сопротивления на данном диапазоне температуры и может быть рассчитана как
(7.8)
или в дифференциальной форме:
(7.9)
На практике αρ с учетом выражения (7.1) вычисляется методом графического дифференцирования зависимости R = f(T):
(7.10)
Сопротивление образца, используемое для дальнейших расчетов, определяется в результате обработки экспериментальных данных по следующей формуле:
(7.11)
где i = 1, 2, 4, 5; Ricp – среднее арифметическое значение сопротивления
i-го образца при нагреве Riн и охлаждении Riо для одной температуры;
R3 – сопротивление соединительных проводов.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!