Порядок выполнения работы и математическая обработка результатов измерений.

Прибор готов к измерениям непосредственно после включения напряжения сети и не требует времени для нагрева и стабилизации условий работы.

     Измерение удельного сопротивления по техническому методу.

- при помощи переключателя вида работы, находящегося на лицевой панели,избрать вид работы;

- при помощи переключателя, описанного схемами на лицевой панели, избрать точное измерение тока или напряжения:

- передвинуть подвижной кронштейн на высоту 0,5м длины резистивного провода по отношению к основанию;

- при помощи потенциометра установить такое значение тока,чтобы вольтметр показывал -2/3 измерительного диапазона;

- длину измеряемого провода можно определить при помощи шкалы на колонне:

- показания вольтметра и амперметра записать в таблицу для 5 разных длин;

- используя формулу (4) и (5) вычислить удельное сопротивление резистивного провода;

- результаты занести в таблицы;

- указать материал, из которого изготовлен резистивный провод;

 

Таблица 1

Измерение удельного сопротивления по методу точного измерения тока

Ni	,м	,В	,А					,%
1.
2.
3.
· · ·

 

Напоминание: =0,36мм, =0,15 Oм, =2500 Oм

Таблица 2

Измерение удельного сопротивления по методу точного измерения напряжения

Ni	,м	,В	,А					,%
1.
2.
...

Напоминание: =0,36мм, =0,15 Oм, =2500 Oм

 

     Контрольные вопросы

1. Сравнить данные таблиц 1 и 2 и сделать выводы.

2. Закон Ома для участка цепи, полной цепи.

3. Удельное сопротивление.

4. Правила Кирхгофа.

5. Последовательное и параллельное соединение проводников.

Лабораторная работа №13

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ТЕРМОРЕЗИСТОРА

Цель работы: Снятие зависимости сопротивления терморезистора от температуры. Определение тепловой постоянной времени температуры.

Приборы и принадлежности: Латунный сосуд с водой, термометр, плитка, термосопротивление, миллиамперметр, вольтметр, источник питания.

Краткая теория

Терморезистором называется полупроводниковый резистор, сопротивление которого в сильной степени зависит от температуры.

Удельная электрическая проводимость полупроводников:

 

                            ,                                              (1)

 

где  – концентрация, – подвижность электронов и дырок соответственно.

В примесных (n -типа или p -типа) полупроводниках одним из слагаемых в приведенном выражении можно пренебречь.

Подвижность носителей при нагревании изменяется сравнительно слабо (по степенному закону, ~ ), а концентрация очень сильно (по экспоненциальному закону, ~ ). Поэтому температурная зависимость удельной проводимости полупроводников подобна температурной зависимости концентрации основных носителей, а электрическое сопротивление терморезисторов может быть определено по формуле:

                                           (2)

где N_о – коэффициент, зависящий от типа и геометрических размеров полупроводника; D Э – энергия активации примесей (для примесных полупроводников) или ширина запрещенной зоны (для собственных полупроводников), k – постоянная Больцмана.

постоянная В= DЭ/ k носит название коэффициент температурной чувствительности и приводится в паспортных данных на терморезистор. экспериментально коэффициент температурной чувствительности определяют по формуле

                                                 (3)

 

где Т₁ и Т₂ – исходная и конечная температуры рабочего температурного диапазона, R₁ и R₂ – сопротивления терморезистора при температуре соответственно Т₁ и Т₂.

 

 

Рис. 1 График зависимости сопротивления полупроводникового резистора от температуры.

Чаще всего терморезисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления a _R. Выпускаются также терморезисторы, имеющие в сравнительно узком интервале температур положительный a _R и называемые позисторами. При нагревании величина сопротивления терморезисторов убывает, а позисторов возрастает в сотни и тысячи раз. В справочниках значение a _R приводится для температуры 20^оС. Значения a _R терморезисторов для любой температуры в диапазоне 20…150^оС можно определить по формуле:

                                           (4)

 

терморезистор характеризуется определенной тепловой инерцией, зависящей от химических свойств полупроводника и конструкции элемента (площади излучающей поверхности). Тепловая инерция оценивается постоянной времени t – временем, за которое разность между собственной температурой тела и температурой среды уменьшается в е раз.

Если терморезистор, имеющий температуру q_о, поместить в среду с температурой q_с ¹ q_о, то его температура будет изменяться с течением времени по показательному закону:

.                                    (5)

 

С остыванием терморезистора сопротивление его увеличивается (рис. 2). Знание зависимостей R(q) (рис.1) и R(t) (рис. 2) позволяет, задаваясь значениями R и определяя по кривым рис. 1 и 2 соответствующие им значения q и t, построить зависимость q(t) и определить t.

 

Рис 2. Процесс изменения температуры и сопротивления терморезистора при его остывании