Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА НА ВЕЛИЧИНУ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ




 

Цель работы

1. Научиться определять удельное электросопротивление.

2. Изучить влияние структуры материала (на примере меди и железа) на величину удельного электросопротивления.

 

Приборы и инструменты

1. Двойной мост.

2. Набор образцов из меди (алюминия) и железа (армко железа или низкоуглеродистой стали).

 

Краткие теоретические сведения

К электрическим свойствам, наиболее широко используемым для исследования материалов, в первую очередь, относятся удельная электропроводность (g) и обратная ей величина – удельное электросопротивление (r).

r = 1\ g.

Электропроводность металлов обусловлена движением свободных электронов, изменяющих свое состояние под воздействием электрического поля, что и приводит к возникновению результирующего тока. При своем движении поток электронов испытывает сопротивление, вызываемое флуктуациями тепловых колебаний атомов в решетке и ее несовершенствами.

В сплавах существенный вклад в величину удельного электросопротивления вносят межфазные границы и области концентрационной неоднородности.

Для определения удельного электросопротивления используют формулу:

r = RS\L,

где R – электрическое сопротивление, Ом;

S – площадь поперечного сечения, м2;

L – длина образца, м.

Точность определения электросопротивления зависит от точности определения размеров образца, точности измерительных приборов и установок, от колебаний температуры.

Электросопротивление металлического проводника определяют по формуле:

Rt = R0 (1+at),

где a – температурный коэффициент,

aR = (dR\dt) (1\R0).

Для меди: a = 2х10-31/°С.

Для железа: a= 4х10-31/°С.

Метод двойного моста. Этим методом можно с высокой точностью измерять малые электросопротивления (от 10-6 до 1 Ом). Принципиальная схема двойного моста представлена на рис. 15.1. Применение двойного моста для измерения малых электросопротивлений основано на том, что дополнительные сопротивления контактов и потенциальных токоподводов, связанных с образцом, не влияют на потенциалы точек f и c, к которым подсоединен нуль-гальванометр, поскольку величина промежуточных сопротивлений R1, R2, R3, R4 намного больше (больше 100 Ом) указанных дополнительных сообщений.

 

Рисунок 15.1 – Принципиальная схема двойного моста

 

Измерения проводят следующим образом. Изменяя сопротивление R1–R2, R3–R4 при эталонном RN, добиваются равенства потенциалов в точках f и c, что соответствует нулевому показанию гальванометра. В этот момент равновесия моста падение напряжения на участках af и fe должно быть соответственно равно падению напряжения на участках ac и ce. Отсюда

 

IxX + I2R3 = I1R1 ; IxX = I1R1 – I2R3 ,

 

INRN + I2R4 = I1R2 ; INRN = I1R2 – I2R ,

 

Так как Ix = IN , то

X = RN(I1R2 – I2R3) \ (I1R2 – I2R4),

 

Если R1 = R3 , а R2 = R4 , то

X = RN (R1\R2).

 

Равенство сопротивлений R2 и R4 достигается в приборе тем, что их изготавливают в виде магазинов сопротивления, рычаги которых соединены друг с другом, и изменение одного сопротивления вызывает соответственно такое же изменение другого. Сопротивления R1 и R3 заведомо устанавливают равными друг другу.

Уравновешивание достигается регулированием величины эталонного сопротивления RN при постоянном отношении плеч R1/R2 = R3/R4 или, напротив, сохранением в процессе измерения постоянного значения RN и изменения отношения плеч. Более часто применяют мосты, в которых сохраняют в процессе измерения постоянное RN, причем уравновешивание схемы достигается изменением сопротивлений R2 и R4, тогда как R1 и R3 в процессе измерения не изменяют. Высокая точность измерения по схеме двойного моста объясняется тем, что сопротивления R1, R2, R3, R4 выбирают значительно больше сопротивлений Х и RN.

Таким образом, сила тока, проходящего через ветви afe и bcd, значительно меньше, чем сила тока, проходящего через Х или RN. Поэтому небольшие изменения в сопротивлении этих ветвей за счет переменного сопротивления контактов и подводящих проводов мало сказываются на потенциалах точек f и c. Напротив, даже малые изменения сопротивления образцов будут отмечены. Они приведут к изменению потенциалов в точках b и d, а, следовательно, и в точке с, к которой подключен пульт нуль-гальванометра. Небольшие изменения сопротивления Х будут отражаться на показаниях гальванометра G и для получения его нулевого показания нужно изменить сопротивления R1 и R2.

Для проверки правильности показаний моста включают вместо измеряемого сопротивления Х известное эталонное сопротивление. Если Х1 – сопротивление образца без подстановки эталона, а R1N – сопротивление эталона, то истинное сопротивление образца Хист может быть вычислено из соотношения

Хист/Х = RN/R1N.

Для повышения точности схемы двойного моста применяют гальванометры зеркального типа с чувствительностью порядка 10-8 или 10-9 А на 1°, используя для регистрации оптическую шкалу. Силу тока выбирают в зависимости от сопротивления измеряемого образца.

 

Задание

1. Изучить принципиальную схему двойного моста.

2. Определить удельное электросопротивление выбранных материалов по схеме двойного моста.

3. Полученные данные занести в протокол испытаний (табл. 15.1).

4. Сделать вывод о влиянии типа материала на удельное электросопротивление.

5. Написать отчет о проделанных исследованиях в соответствии с п.п. 2-4.

 

Таблица 15.1 – Протокол испытаний

 

Материал Удельное электросопротивление r, Ом . м
Медь (алюминий)  
Железо  

 

Контрольные вопросы

1. Что такое удельная электропроводность?

2. Что такое удельное электросопротивление?

3. Каким методом можно измерить удельное электросопротивление?

4. Приведите схему двойного моста.


Часть 3





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. III. Принцип дифференциации – интеграции, выступающий в качестве критерия развития структуры.
  2. S: Категория, обозначающая совокупность отношений, выражающих координацию существующих объектов, их расположение друг относительно друга и относительную величину
  3. VI.2. Педагогический стиль и его влияние на межличностные отношения и психологический климат в коллективе класса.
  4. А. Пол. - Влияние на правоспособность. - Латинский мир. - Народные правовоззрения нового времени. - Средние века. - Современные кодексы. - Русское право
  5. Абсолютные и относительные показатели изменения структуры
  6. Актуализация теоремы Коуза (Дж. Стиглер). Формулировка теоремы Коуза: две версии. Проблема оптимальной структуры собственности.
  7. Алкоголь и его влияние на здоровье человека
  8. Анализ организации производства и его влияние на эффективность хозяйствования.
  9. АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ ООО «СЛАВЯНКА»
  10. Анализ состава, структуры и динамики балансовой прибыли
  11. Анализ состава, структуры и динамики имущества, собственного капитала и обязательств предприятия
  12. Анализ структуры затрат на реализацию проекта и расчет его целевых экономических показателей


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 845; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2020 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.006 с.) Главная | Обратная связь