Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Краткие теоретические сведения. К электрическим свойствам, наиболее широко используемым для исследования материалов, в первую очередь



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


Просмотров 318

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!