Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам

Электрорадиоматериалы

Методические указания к лабораторным работам

Санкт-Петербург

2000

УДК 621.315.4

Составители:  ст. преп. Г. И. Иванова, доценты Г. А. Татарникова, Б. В. Фролов, С.А. Гусев.

Подготовка к переизд.: доценты С.А. Гусев, И.К. Желанкина, Л.Ф. Погромская; под ред. С.А.Гусева.

Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам./ Под ред. С.А.Гусева. Изд. второе пер. и доп.; Балт. гос. техн. ун -т, СПб., 2000,      с.

Ил. 26, табл. 18.

©  

Содержание

Работа 1.  Исследование электрических свойств проводниковых материалов......... 4

1.  Краткие сведения из теории................................................................................................................................ 4

2.  Описание экспериментальной установки.............................................................................................. 6

3. Порядок проведения работы................................................................................................................................ 6

4. Оформление отчета.................................................................................................................................................... 7

Работа 2. Исследование свойств терморезисторов............................................................................. 7

1. Краткие сведения из теории................................................................................................................................. 7

2. Описание экспериментальной установки............................................................................................... 9

3. Порядок выполнения работы.............................................................................................................................. 9

4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 10

Работа З.  Исследование свойств варисторов......................................................................................... 11

1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 11

2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 12

3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 13

4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 14

Работа 4. Исследование свойств фоторезисторов............................................................................... 14

1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 14

2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 16

3. Порядок проведения работы.............................................................................................................................. 16

4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 17

Работа 6.  Исследование свойств сегнетоэлектриков...................................................................... 17

1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 17

2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 19

3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 19

4. Оформление отчета.................................................................................................................................................. 21

Работа 7. Исследование свойств ферромагнитных материалов........................................... 21

1. Краткие сведения из теории............................................................................................................................... 21

2. Описание экспериментальной установки............................................................................................. 23

3. Порядок выполнения работы............................................................................................................................ 24

4. оформление отчета.................................................................................................................................................. 25

Работа 1.  Исследование электрических свойств проводниковых материалов

Цель работы:

1) определение удельных сопротивлений проводниковых материалов низкого и высокого сопротивления и их зависимости от температуры;

2) определение зависимости величины электродвижущей силы термопар от температуры;

3) оценка длины свободного пробега электронов в раз­личных проводниковых материалах.

1.  Краткие сведения из теории

Основные свойства проводниковых материалов характе­ризуются величиной удельного сопротивления электриче­скому току r, температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ar (ТКr), величиной термоэлектро­движущей силы ЕТ.

Наилучшими проводниками электрического тока являются металлы. Механизм протекания тока в металлах, находя­щихся в твердом или жидком состояниях, обусловлен дви­жением свободных электронов, поэтому металлы являются материалами с электронной электропроводностью.

Электропроводность металлов зависит от совершенства кристаллической решетки: чем меньше дефектов имеет кристаллическая решетка, тем выше электропроводность. Поэтому чистые металлы обладают наименьшими значениями удельного сопротивления, а сопротивление сплавов всегда выше сопротивлений металлических компонентов, входящих в их состав.

 Металлические проводниковые материалы могут быть разделены на проводники малого сопротивления (r £ 0,1 мкОм×м) – медь, серебро, алюминий и т. д., и проводники (сплавы) высокого сопро­тивления. Последние в свою очередь делятся на термостойкие сплавы для электронагревательных приборов – ни­хром, хромаль, фехраль и др., и термостабильные сплавы для образцовых резисторов – манганин, константан.

B соответствии с электронной теорией металлов:

,                                                       (1.1)

где mo = 9,109×10-31 кг, e = 1,602×10-19 Кл – масса покоя и заряд электрона; » 105 м/с – средняя скорость теплового движения электронов; no = 1028 м-3 — число электронов в единице объема; lср – средняя длина свобод­ного пробега электронов.

Величина удельного электрического сопротивления проводников в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов lср. С повышением тем­пературы амплитуда колебаний узлов кристаллической решетки увеличивается, средняя длина свобод­ного пробега электронов уменьшается (рис.1.1), а удельное сопротивление возрастает.  произведение удельного сопро­тивления на величину средней длины свободного пробега электрона является величиной постоянной r×lср = а = const.

Температурным коэффициентом удельного сопротивления ar (ТКr) называется относительное изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один Кельвин (градус):

                                                                 (1.2)

Зависимость удельного сопротивления от температуры вызывается не только уменьшением длины свободного пробега электронов, но и увеличением линейных размеров про­водника. Поэтому ar имеет две составляющие:     ar = aR +al,                                              (1.3)

где aR – температурный коэффициент сопротивления в дан­ном интервале температур; al – температурный коэффициент линейного расширения проводника, значения которого при­ведены в табл. 1.1. У чистых металлов ar >> al, поэтому для них ar » aR. для термостабильных металлических сплавов такое приближение не справедливо.

                            Таблица 1.1