АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Теоретические основы работы

Читайте также:
  1. D. ОСНОВЫ МЕДИЦИНСКОЙ МИКОЛОГИИ
  2. I Психологические принципы, задачи и функции социальной работы
  3. I. Задания для самостоятельной работы
  4. I. Задания для самостоятельной работы
  5. I. Задания для самостоятельной работы
  6. I. КУРСОВЫЕ РАБОТЫ
  7. I. Методические основы
  8. I. Методические основы оценки эффективности инвестиционных проектов
  9. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  10. I. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  11. I. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  12. I. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Измерение 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


1 | 2 | 3 |

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.)