Краткие теоретические сведения

 

Концентрация п электронов проводимости в металлических про­водниках от температуры не зависит, однако от температуры зависит их подвижность а. С увеличением температуры возрастают тепловые колебания узлов кристаллической решетки и создаются большие препятствия на пути дрейфа электронов, что приводит к снижению их подвижности а; в результате удельная электропроводность g уменьшается (см. формулу (6.1)), а обратная ей величина удельное сопротивление r = 1 / g растет.

Величина, на которую изменится удельное сопротивление про­водника при изменении его температуры на 1 К, называется темпе­ратурным коэффициентом удельного сопротивления ТК_r (a_r). Диффе­ренциальное выражение ТК_r, К^–1, имеет вид:

 

.

 

На практике пользуются средним значением ТК_r.ср, К^–1, для опре­деленного интервала температур:

 

,

 

где r₁ и r ₂ – удельные сопротивления проводника при температурах T₁ и Т₂ соответственно, при этом Т₂ > Т₁.

Таким образом, сопротивление проводника R при температуре t находится по формуле

 

, (7.1)

 

где R₀ – сопротивление проводника при температуре t₀ = 20 °C.

Из (7.1.) следует, что зависимость R(t) имеет вид:

 

 

где a₁ = R₀a_r.ср – угловой коэффициент графика.

Из графика зависимости R(t) (рис. 7.1) определяются коэффициенты α₁ и R₀.

Рис. 7.1. График зависимости R(t)

 

Коэффициент α₁ находится как тангенс угла наклона графика:

 

.

 

Коэффициент α находится из выражения:

 

.

 

где R₀ - значение R при t = 20, определяется из графика.

В данной лабораторной работе исследуется ТКС проводников (сплав меди и сплав вольфрама), проволочного и угольного резисторов.

 

7.4. Используемое оборудование

 

«Модуль питания», модуль «Магнитомягкие материалы и тепловой коэффициент сопротивления / емкости», модуль «Мультиметры», «Из­меритель RLC», минимодули «ТКС проводников» и «ТКС резисторов», соедини­тельные проводники.