|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретические основы работыИзмерение малых сопротивлений Цель. Построить вольт-амперные характеристики металлических стержней (меди и алюминия) и рассчитать их удельное сопротивление. Определить сопротивление различных соединительных шнуров из вольт-амперных характеристик и рассчитать их контактные сопротивления. Контрольные вопросы к работе 1. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и определите, что такое сопротивление проводника 2. Какие методы применяются для измерения сопротивления? 3. Почему возникает сопротивление? Можно ли его избежать? 4. Каковы единицы измерения сопротивления и электропроводности? 5. От каких величин и как зависит электрическое сопротивление проводника? 6. Что показывает удельное сопротивление? Как оно связано с удельной проводимостью? 7. Какую особенность имеет метод измерения малых сопротивлений? 8. Как и где применяются вещества с малыми сопротивлениями? Значительными сопротивлениями? Большими сопротивлениями? 9. Сравните значения сопротивления образца биологической ткани из работы №6 и настоящей работы. Почему такая разница? Теоретические основы работы Способность материала проводить электрический ток называется проводимостью, а величина, обратная проводимости ― электрическим сопротивлением. Есть хорошие и плохие проводники электрического тока, например, сопротивление человеческого тела составляет десятки тысяч ом, благодаря высокому сопротивлению кожи. Кожа до известных пределов защищает тело от губительного действия электрического тока. В электротехнике применяют хорошо проводящие материалы ― металлы, особенное предпочтение отдаётся благородным металлам, а также меди и алюминию. Дело в том, что чем больше сопротивление, тем больше выделения теплоты по закону Джоуля-Ленца P=I2R (P ― тепловая мощность, R ― электросопротивление, I ― ток). Поэтому, чтобы минимизировать потери электроэнергии на бесполезное и даже опасное тепловыделение, применяют металлы с минимально возможным сопротивлением ― медь, алюминий, а в более ответственных случаях ― серебро и золото. Сопротивление металла зависит от многих факторов ― от химической природы металла, фазового состояния, типа кристаллической решётки, температуры, линейных размеров и т.д. Поскольку мы часто проводим опыт в условиях постоянной температуры, то можно записать , где ρ ― удельное сопротивление, зависящее от природы металла и температуры, l ― длина образца, S ― площадь поперечного сечения. Предполагается, что образец имеет постоянное сечение по всей длине и постоянный химический состав по всему куску. В данной работе мы не обращаем внимания на температурную зависимость сопротивления, однако она позволяет однозначно разграничить металлы и полупроводники. При нагревании сопротивление металла приблизительно линейно растёт, а сопротивление полупроводника резко и нелинейно падает. Подобная зависимость встречалась уже при введении гидравлического сопротивления. Аналогично электросопротивлению, гидравлическое сопротивление пропорционально длине трубы и обратно пропорционально её поперечным размерам. Электросопротивление объясняется столкновением дрейфующих носителей заряда с узлами кристаллической решётки, в результате чего часть электроэнергии тратится на нагревание этих частиц, организованное движение носителей заряда расстраивается, ток уменьшается. Сопротивление возрастает на контакте двух металлов из-за возникновения так называемого двойного электрического слоя (аналогично конденсатору). Так как технически нельзя исполнить всю цепь из одного и того же металла, кроме того, управление цепью требует наличие размыкающего ключа, то приходится прибегать к контактам, можно заметить, что контакты греются гораздо сильнее проводов. Наиболее важные и широко распространённые проводящие металлы ― это алюминий и медь. Удельное сопротивление алюминия ρAl=2,72·10-8 Ом·м, меди ― ρCu=1,78·10-8 Ом·м. Таким образом, медь более чем на 50% лучше проводит электрический ток, однако и является гораздо более дорогостоящим и редким металлом, чем алюминий. Электрическое сопротивление ― это пассивная характеристика, измеряется не прямым, а косвенным путём. В основе всех методов измерения сопротивления лежит хорошо известный закон Ома, который для металлов имеет линейный характер: ― ток в проводнике пропорционален разности потенциалов на концах (т.н. падению напряжения), и обратно пропорционален сопротивлению. Существует ещё так называемая дифференциальная запись закона Ома , где j ― плотность тока, Е ― напряжённость поля внутри проводника, ρ ― удельное сопротивление. Из интегральной записи закона Ома легко и очевидно получается формула . Зная сопротивление, можно теперь выразить удельное сопротивление Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |