ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8 ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ ПИТОМОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛІВ
Мета роботи: провести комп’ютерне моделювання й дослідити вплив зміни температури на питомий опір металевих провідників.
8.1 Основні теоретичні відомості
До найважливіших параметрів, що характеризують властивості провідникових матеріалів, належать:
- питома провідність g або обернена їй величина – питомий опір r;
- температурний коефіцієнт питомого опору (ТКr) або aр;
- теплопровідність gг;
- контактна різниця потенціалів і термоелектрорушійна сила (термо-е.р.с.)
- робота виходу електронів з металу;
- межа міцності при розтяганні sр і відносне подовження при розриві Dl/l.
Питома провідність і питомий опір провідників. Зв'язок щільності струму J, А/м2 і напруженості електричного поля Е, В/м у провіднику визначається формулою:
де g, См/м – питома провідність провідникового матеріалу.
Відповідно до закону Ома g не залежить від напруженості електричного поля Е при зміні останньої в досить широких межах. Величина r = 1/g, обернена питомій провідності, називається питомим опором для провідника, що має опір R, довжину l, з постійним перерізом S, і обчислюється за формулою:
Температурний коефіцієнт питомого опору металів. Число носіїв заряду (концентрація вільних електронів) у металевому провіднику при підвищенні температури залишається практично незмінним. Однак внаслідок посилень коливань вузлів кристалічних ґраток з ростом температури з'являється більше завад на шляху спрямованого руху вільних електронів під дією електричного поля, тобто зменшується середня довжина вільного пробігу електрона l, зменшується рухливість електронів і, як наслідок, зменшується питома провідність металів і зростає питомий опір. Іншими словами, температурний коефіцієнт питомого опору металів (К-1) додатний:
При зміні температури у невеликих діапазонах на практиці допустимо використання формули:
де r1, r2 – питомі опори провідникового матеріалу при температурах Т1 і Т2 (при цьому Т1 > Т2);
ar – середній температурний коефіцієнт питомого опору матеріалу в діапазоні температур від Т1 до Т2.
Теплопровідність металів. Передача тепла через метал відбувається вільними електронами, що визначають і електропровідність металів, кількість яких в одиниці об'єму металу досить велика. Тому, як правило, теплопровідність gт металів набагато більша, ніж теплопровідність діелектриків. Очевидно, що за інших рівних умов, чим більша питома електрична провідність g металу, тим більша повинна бути і його теплопровідність. При підвищенні температури, коли рухливість електронів у металі й, відповідно, його питома провідність g зменшуються, відношення gт/g теплопровідності металу до його питомої провідності повинно зростати. Математично це виражається законом Відемана-Франца-Лоренца:
де Т – абсолютна температура, К;
L0 – число Лоренца, що дорівнює:
Термоелектрорушійна сила. При спаюванні двох різних металевих провідників між ними виникає контактна різниця потенціалів. Причина її появи полягає в розходженні значень роботи виходу електронів з різних металів, а також в різній концентрації електронів в місті контакту. З електронної теорії металів контактна різниця потенціалів між металами А и В визначається:
де UА, UВ – потенціали з’єднаних металів;
nА, nВ – концентрації електронів у металах А и В;
k, е – стала Больцмана і заряд електрона.
Якщо температури «спаїв» однакові, то сума різниць потенціалів у замкнутому ланцюзі дорівнює нулеві. Коли один зі спаїв має температуру Т1 а інший – температуру Т2, між спаями виникає термоелектрорушійна сила:
Термо-е.р.с. пропорційна різниці температур спаїв.
Температурний коефіцієнт лінійного розширення провідників. При виготовленні елементів конструкцій часто використовують матеріали з різними значеннями температурних коефіцієнтів лінійного розширення, наприклад, метал-скло або метал-кераміка та інші. При зміні температури може виникнути порушення щільності з’єднань і навіть розтріскування скла або кераміки. Тому при підборі матеріалів необхідно добиватись максимально близьких значень їхніх коефіцієнтів лінійного розширення. Він також використовується і для розрахунку температурного коефіцієнта електричного опору провідникових матеріалів:
Механічні властивості провідників характеризуються межею міцності при розтяганні sр і відносним подовженням при розриві Dl/l, а також крихкістю, твердістю та ін. Механічні властивості металевих провідників великою мірою залежать від механічної й термічної обробки, від наявності легувальних домішок, температури плавлення і кипіння, питомої теплоємності та ін.
Надпровідники. При зниженні температури питомий опір r металів зменшується. А при досягненні кріогенних температур, що наближаються до абсолютного нуля, раптово, різким стрибком падає до надзвичайно малого значення. Це зникнення електричного опору, тобто поява практично нескінченної питомої провідності матеріалу, було названо надпровідністю, а температура, при охолодженні до якої відбувається перехід речовини у надпровідний стан, – температурою надпровідного переходу Тс. Крім ртуті є багато інших матеріалів, і не тільки чистих металів, але й різних сплавів і хімічних сполук, здатних при охолодженні до досить низької температури переходити у надпровідний стан.
Деякі речовини, у тому числі такі найкращі провідникові матеріали, як срібло і мідь, при найбільш низьких, досягнутих у даний час температурах, перевести у надпровідний стан не вдається. Надпровідниками можуть бути не лише сполуки і сплави металів, яким характерна надпровідність, але й сполуки, до складу молекул яких входять винятково атоми елементів, що не є надпровідниками. На рис. 8.1 показано зміну опору при глибокому охолодженні зразків ртуті, яка є типовим надпровідником, і платини, що не належить до надпровідників (по осі абсцис відкладена абсолютна температура в Кельвінах, а по осі ординат – відношення опору зразка при даній температурі RТ до опору R273 при температурі Т = 273 К=0°С).
Рисунок 8.1 – Зміна опору зразків ртуті та платини при глибокому охолодженні
Явище надпровідності пов'язане з тим, що електричний струм, один раз наведений у надпровідниковому контурі, буде довго циркулювати по цьому контуру без помітного зменшення. Такий надпровідний контур створює в навколишньому просторі магнітне поле, подібно постійному магнітові, що не вимагає живлення від джерела струму.
Матеріали високої провідності. Вони використовуються для виготовлення обмоток електричних машин, апаратів, приладів і для передачі електричної енергії.
До матеріалів з малим питомим опором висуваються такі вимоги: низьке значення питомого опору та температурного коефіцієнта питомого опору; досить висока механічна міцність; здатність легко оброблятися; здатність добре зварюватися і створювати при цьому надійні сполуки з малим електричним опором; достатня корозійна стійкість. Найбільш широко застосовуються як провідникові матеріали з високою провідністю мідь і алюміній.
Мідь. Переваги міді, що забезпечують їй широке застосування як провідникового матеріалу, такі: 1) малий питомий опір (із усіх металів тільки срібло має трохи менший питомий опір, ніж мідь); 2) досить висока механічна міцність; 3) задовільна, в більшості випадків, стійкість до корозії (мідь окисляється на повітрі навіть в умовах високої вологості значно повільніше, ніж, наприклад, залізо; інтенсивне окислення міді відбувається тільки при підвищених температурах); 4) добра оброблюваність; 5) відносна легкість паяння і зварювання.
Марки міді. Як провідниковий матеріал використовується мідь марок M1 і М0. Мідь марки M1 містить 99,9% Сu, а в загальній кількості домішок (0,1%) кисню повинно бути не більш 0,08%. Присутність у міді кисню погіршує її механічні властивості. Кращі механічні властивості у міді марки М0, у якій до 0,05% домішок, у тому числі до 0,02% кисню. З міді марки М0 виготовляють тонкі провідники. При холодному протягуванні одержують тверду (твердотянуту) мідь (МТ), яка має високу міцність при розтяганні і мале відносне подовження при розриві, а також твердість і пружність при вигині.
Стандартна мідь при 20 °С має питому провідність 58 МСм/м, тобто r = 0,017241 мкОм×м. Нормовані властивості твердої і м'якої міді (а також, для порівняння, алюмінію) наведені в табл. 8.1.
Таблиця 8.1 – Властивості мідних та алюмінієвих проводів
Тверду мідь використовують там, де треба забезпечити особливо високу механічну міцність, твердість і опір стиранню: для контактних проводів, для шин розподільних пристроїв, для колекторних пластин електричних машин та іншого. М'яку мідь у вигляді проводів круглого і прямокутного перерізу застосовують, головним чином, як струмопровідні жили кабелів і обмотувальних проводів, де важливі гнучкість і пластичність.
Мідь є порівняно дорогим і дефіцитним матеріалом. Відходи міді на електротехнічних підприємствах необхідно ретельно збирати; важливо не змішувати їх з іншими металами, а також з менш чистою (не електротехнічною) міддю, щоб можна було піддати ці відходи переплавлянню і знову використовувати як електротехнічну мідь. Мідь як провідниковий матеріал усе ширше замінюється іншими металами, особливо алюмінієм.
Алюміній є другим за значенням (після міді) провідниковим матеріалом. Алюміній належить до легких металів (із щільністю менше 5 Мг/м3): густина литого алюмінію близько 2,6 Мг/м3; а прокатаного – 2,7 Мг/м3.
Таким чином, алюміній приблизно в 3,5 раза легший міді. Температурний коефіцієнт лінійного розширення, питома теплоємність алюмінію більші, ніж міді. Алюміній порівняно з міддю має дещо гірші властивості – (як механічні, так і електричні). При однаковому перерізі і довжині електричний опір алюмінієвого проводу більший, ніж мідного у 1,63 раза. Отже, щоб одержати алюмінієвий провід такого ж електричного опору, як і мідний, потрібно взяти його переріз у 1,63 раза більшим, тобто його діаметр повинний бути в 1,3 раза більшим від діаметра мідного проводу. Якщо ж порівняти за масою два відрізки алюмінієвого і мідного проводів однієї довжини і того самого опору, то виявиться, що алюмінієвий провід хоча і товщий мідного, але легший від нього приблизно в два рази. Тому для виготовлення проводів однієї і тієї ж провідності при даній довжині алюміній вигідніший міді якщо тонна алюмінію дорожча від тонни міді не більше, ніж у два рази. Досить важливо, що алюміній менш дефіцитний, ніж мідь. У даний час алюміній не тільки замінив мідь у повітряних лініях електропередачі, але впроваджується й у виробництво ізольованих кабельних виробів.
Для електротехнічних цілей використовують алюміній, що містить не більше 0,5% домішок, марка А1. Ще більш чистий алюміній марки АВ00 (не більше 0,03% домішок) застосовують для виготовлення алюмінієвої фольги, електродів і корпусів електролітичних конденсаторів. Алюміній найвищої чистоти AB0000 має вміст домішок, що не перевищує 0,004%. Різні домішки різною мірою знижують питому провідність g алюмінію. Домішки Ni, Si, Zn або Fe при вмісті їх 0,5% знижують у відпаленого алюмінію питому провідність не більше ніж на 2-3%. Більш помітну дію роблять домішки Си, Ag і Mg, при тому ж масовому вмісті понижують g алюмінію на 5-10%. Дуже сильно знижують g алюмінію домішки Ti і Мn.
Прокатування, протягання й випалювання алюмінію аналогічні відповідним операціям над міддю. З алюмінію може прокачуватися тонка (до 6-7 мкм) фольга, що застосовується як обкладинки в паперових і плівкових конденсаторах. Властивості твердого і м'якого алюмінієвого проводу наведені в табл. 8.1. Алюміній досить активно окисляється і покривається тонкою оксидною плівкою з великим електричним опором. Ця плівка захищає алюміній від подальшої корозії, але створює великий перехідний опір у місцях контакту алюмінієвих проводів і робить неможливим паяння алюмінію звичайними методами. У місцях контакту алюмінію і міді можлива гальванічна корозія. Якщо область контакту піддається дії вологи, то виникає місцева гальванічна пара з досить високим значенням е.р.с., причому полярність цієї пари така, що на зовнішній поверхні контакту струм йде від алюмінію до міді, й алюмінієвий провідник може бути сильно зруйнований корозією. Тому місця з’єднання мідних провідників з алюмінієвими повинні ретельно захищатися від зволоження. Іноді, наприклад, для заміни свинцю в захисних кабельних оболонках, використовується алюміній зі змістом домішок не більше 0,01% (замість 0,5% для звичайного провідникового алюмінію).
Сталеалюмінієвий провід широко застосовується у лініях електропередачі і являє собою осердя, звите зі сталевих жил і оповите зовні алюмінієвим проводом. У проводах такого типу механічна міцність визначається, головним чином, сталевим осердям, а електрична провідність – алюмінієм. Збільшений зовнішній діаметр сталеалюмінієвого проводу порівняно з мідним на лініях передачі високої напруги є перевагою, тому що зменшується небезпека виникнення корони внаслідок зниження напруженості електричного поля на поверхні проводу.
Сплави міді. В окремих випадках, крім чистої міді, застосовуються її сплави з оловом, кремнієм, фосфором, берилієм, хромом, магнієм, кадмієм. Такі сплави, що носять назву бронз (табл. 8.2), при правильно підібраному складі мають значно більш високі механічні властивості, ніж чиста мідь: ζр бронз може бути 800–1200 МПа і більше. Бронзи широко застосовують для виготовлення струмопровідних пружин та іншого. Введення в мідь кадмію при порівняно малому зниженні питомої провідності (рис. 8.2) дає значне підвищення механічної міцності і твердості.
Таблиця 8.2 – Властивості мідних електротехнічних сплавів
Рисунок 8.2 – Залежності питомої провідності міді від вмісту домішок у % від маси ( провідність чистої міді прийнята за 100%, домішки зазначені на кривих)
Кадмієву бронзу застосовують для контактних проводів і колекторних пластин особливо відповідального призначення. Ще більша механічна міцність у берилієвої бронзи (ζp до 1350 Мпа). Сплав міді з цинком – це латунь, яка має досить високе відносне подовження перед розривом при підвищеній, порівняно з чистою міддю, межі міцності при розтяганні. Це дає латуні технологічні переваги над міддю при обробці штампуванням, глибоким витягуванням. Відповідно до цього латунь застосовують в електротехніці для виготовлення різних струмопровідних деталей.
Алюмінієві сплави мають підвищену механічну міцність. Прикладом такого сплаву є альдрей, що містить 0,3–0,5% Mg, 0,4–0,7% Si і 0,2–0,3% Fe (інше А1). Високих механічних властивостей альдрей набуває після особливої обробки (загартування катанки, охолодження у воді з температурою 510–550° С, волочіння і наступна витримка при температурі близько 150° С). Альдрей у вигляді проводу має густину 2,7 Мг/м3, його
ζр = 350 МПа, ∆l/l = 6,5%; a l = 23×10-6 К-1, р = 0,0317 мкОм-м, aр = 0,0036 K-1. Таким чином, альдрей, практично зберігаючи легкість алюмінію, є досить близьким до нього за питомою провідністю, у той же час за механічною міцністю наближається до твердої міді. У даний час розроблені алюмінієві сплави типу альдрея, які не потребують термічної обробки.
Сплави високого опору. З металевих провідникових матеріалів можуть бути виділені метали високої провідності, що мають питомий опір r за нормальної температури не більше 0,05 мкОм×м, і сплави високого опору з r за нормальної температури не менше 0,3 мкОм×м. Метали і сплави високого опору застосовуються для виготовлення резисторів, електронагрівальних приладів, ламп розжарювання та іншого.
При використанні цих сплавів для електровимірювальних приладів і зразкових резисторів, крім високого питомого опору r, потрібні також висока стабільність r у часі, малий температурний коефіцієнт питомого опору ar і малий коефіцієнт термо-е.р.с. у парі даного сплаву з міддю. Сплави для електронагрівальних елементів повинні довго працювати на повітрі при високих температурах (до 1000° С і навіть вище). Крім того, у багатьох випадках потрібна технологічність сплавів – можливість виготовлення з них гнучкого проводу, іноді досить тонкого (діаметром порядку сотих часток міліметра). Бажано, щоб сплави, які використовуються для приладів, вироблених у великих кількостях – реостатів, електроплиток, електричних чайників, паяльників та інші – були дешевими і, по можливості, не містили дефіцитних компонентів.
Манганін. Це найбільш широко застосовуваний для виготовлення зразкових резисторів сплав. Зразковий склад його: Cu – 85%, Mn – 12%, Ni –3%; назва походить від наявності в ньому марганцю (латинське manganum); жовтуватий колір пояснюється великим вмістом міді. Значення r манганіну – 0,42-0,48 мкОм×м, ar досить малий, (6-50)-10-6 К-1), коефіцієнт термо-е.р.с. у парі з міддю лише 1-2 мкв/К. Манганін може витягатися в тонкий (до діаметра 0,02 мм) провід і часто випускається з емалевою ізоляцією. Для забезпечення малого значення ar і стабільності r в часі манганіновий провід піддається спеціальній термообробці (обпалення у вакуумі при температурі 550-600°С з наступним повільним охолодженням; намотані котушки іноді додатково обпалюються при 200° С). Гранична довгостроково припустима робоча температура сплавів типу манганіну не більша 200° С; механічні властивості: ζр = 450¸600 МПа, Dl / l =15¸30%. Густина манганіну 8,4 Мг/м3.
Константан – сплав, що містить близько 60% міді і 40% нікелю; цей склад відповідає мінімумові ar в системі Cu-Ni при досить високому значенні r. Назва «константан» відповідає значною сталістю r при зміні температури (для сплавів типу константану ar при нормальній температурі складає мінус (5-25)×10-6 К-1 при (r = 0,48¸0,52 мкОм×м). За механічними властивостями константан близький до манганіну (ζр = 400¸500 МПа, Dl / l = 20¸40%). Його густина 8,9 Мг/м3. Нагрівостійкість константану вища, ніж манганіну: константан можна застосовувати для виготовлення реостатів і електронагрівальних елементів, що довгостроково працюють при температурі 450° С.
Істотною відмінністю константану від манганіну є висока термо-е.р.с. в парі з міддю, а також із залізом. Його коефіцієнт термо-е.р.с. у парі з міддю складає 45–55 мкВ/К. Це є недоліком при використанні константанових резисторів у вимірювальних схемах; при наявності різниці температур у місцях контакту константанових провідників з мідними виникають термоелектрорушійні сили, що можуть стати джерелом похибок, особливо при мостових і потенціометричних методах вимірювань. Проте константан з успіхом може бути використаний при виготовленні термопар, що служать для вимірювання температури, якщо остання не перевищує декількох сотень градусів.
Широкому застосуванню константану перешкоджає великий вміст у його складі дорогого і дефіцитного нікелю.
Сплави на основі заліза. Ці сплави в основному застосовуються для електронагрівальних елементів. Висока нагрівостійкість таких елементів пояснюється введенням у їхній склад досить великих кількостей металів, що мають велике значення об’ємного коефіцієнта оксидації К, і тому при нагріванні на повітрі утворюється суцільна оксидна плівка. Такими металами є нікель, хром і алюміній. Залізо має об’ємний коефіцієнт оксидації менший одиниці і тому при нагріванні легко окисляється; чим більший вміст заліза в сплаві, наприклад, з Ni і Cr, тим менш нагрівостійкий цей сплав.
Сплави системи Fe-Ni-Сr називаються ніхромами або фероніхромами; сплави системи Fe-Сr-Аl називаються фехралями і хромалями. Слід зауважити, що для різних сплавів за прийнятими стандартами часто застосовуються умовні позначки, що складаються з букв і чисел. Букви ці позначають найбільш характерні елементи, що входять до складу сплаву, причому буква входить у назву елемента, але не обов’язково є першою буквою цієї назви (наприклад, Б означає ніобій, В – вольфрам, Г – марганець, Д – мідь, К – кобальт, Л – берилій, Н – нікель, Т – титан, X – хром, Ю – алюміній), а число – приблизний вміст даного компонента в сплаві (у відсотках за масою); додаткові цифри на початку позначення визначають підвищену (цифра 0) або знижену якість сплаву.
Стійкість хромонікелевих сплавів за високої температури в повітряному середовищі пояснюється близькими значеннями температурних коефіцієнтів лінійного розширення цих сплавів і їхніх оксидних плівок. Тому розтріскування оксидних плівок має місце тільки при різких змінах температури. Тривалість роботи електронагрівальних елементів з ніхрому й аналогічних сплавів може бути в багато разів збільшена при унеможливленні доступу кисню до поверхні провідників. У трубчастих нагрівальних елементах провід зі сплаву високого опору проходить по осі трубки зі стійкого до окислювання металу; проміжок між проводом і трубкою заповнюється порошком діелектрика з високою теплопровідністю (наприклад, магнезією Mg). При додатковому протяганні такої трубки її зовнішній діаметр зменшується, магнезія ущільнюється і утворює механічно міцну ізоляцію внутрішнього провідника. Такі нагрівальні елементи застосовуються, наприклад, в електричних кип’ятильниках; вони можуть працювати досить довгостроково без пошкоджень.
Механічні параметри ніхромів: ζр = 650¸700МПа, Dl / l = 25¸30%. Ніхроми досить технологічні, їх можна легко протягати в порівняно тонкий провід або стрічку, вони мають високу робочу температуру. Однак, як і в константані, у цих сплавах великий вміст дорогого і дефіцитного компонента – нікелю.
Хромоалюмінієві сплави (фехраль, хромаль) набагато дешевші ніхромів, тому що хром і алюміній порівняно дешеві і легко доступні. Однак ці сплави менш технологічні, більш тверді і тендітні, з них можуть бути отримані проводи і стрічки лише більшого поперечного перерізу, ніж з ніхромів. Тому ці сплави в основному використовуються в електротермічній техніці для електронагрівальних пристроїв великої потужності і промислових електричних печей. Вони мають високу механічну міцність (ζр = 700¸800 МПа при Dl / l = 10¸20%). Густина цих сплавів перебуває в межах від 6,9 до 7,5 Мг/м3.
При використанні сплавів високого опору для електровимірювальних приладів і зразкових резисторів, крім високого питомого опору r, потрібні також висока стабільність r в часі, малий температурний коефіцієнт питомого опору ar і малий коефіцієнт термо-е.р.с. у парі даного сплаву з міддю. Крім того, у багатьох випадках потрібна технологічність сплавів – можливість виготовлення з них гнучкого проводу, іноді досить тонкого (діаметром порядку сотих часток міліметра).
У ряді випадків для зменшення витрати кольорових металів у провідникових конструкціях вигідно застосовувати так званий провідниковий біметал. Це сталь, покрита зовні шаром міді, причому обидва метали з'єднані один з одним міцно по всій поверхні.
Біметал. Для виготовлення біметалу застосовують два способи: гарячий (сталеву болванку ставлять у форму, а проміжок між болванкою і стінками форми заливають розплавленою міддю, отриману після охолодження біметалеву болванку піддають прокатуванню і протяганню) і холодний, або електролітичний (мідь осаджують електролітично на сталевий провід, що пропускається через ванну з розчином мідного купоросу). Холодний спосіб забезпечує велику рівномірність товщини мідного покриття, але вимагає значної витрати електроенергії. Крім того, при холодному способі не забезпечується настільки міцне зчеплення міді зі сталлю, як при гарячому.
Біметал має механічні й електричні властивості, проміжні між властивостями суцільного мідного і суцільного сталевого провідників того ж перерізу: міцність біметалу більша, ніж міді, але електрична провідність менша. Розташування міді в зовнішньому шарі, а сталі всередині конструкції, а не навпаки, досить важливе: з одного боку, при змінному струмі досягається більш висока провідність усього проводу у цілому, з іншого боку – мідь захищає розташовану під нею сталь від корозії. Біметалевий провід випускається зовнішнім діаметром від 1 до 4 мм зі вмістом міді не менше 50% повної маси проводу. Значення sр (з розрахунку на повний переріз проводу) повинне бути не менше 550 – 700 МПа, а D1/1 не більше 2%.
Такий провід застосовують для ліній зв'язку, ліній електропередачі. Із провідникового біметалу виготовляються шини для розподільних пристроїв, смуги для рубильників і різні струмопровідні частини електричних апаратів.
8.2 Послідовність виконання роботи
8.2.1 Активізувати комп’ютерну програму (Лабораторна робота № 8 “Дослідження температурної залежності питомого опору провідникових матеріалів”).
8.2.2 Ввімкнути віртуальні “Омметр” та “Вимірювач температури” (рис. 8.3).
Рисунок 8.3 – Схема дослідної установки
8.2.3 Помістити досліджуваний зразок “Мідь” (“Cu 100%”) в термостат. Для цього необхідно “мишкою” активізувати позицію “Cu 100%” в таблиці “Вибір провідника” (рис. 8.4).
Рисунок 8.4 – Таблиця характеристик досліджуваних матеріалів
8.2.4 Ввімкнути “Термостат”.
8.2.5 Виміряти величину опору мідного зразка залежно від температури. Температуру змінювати в інтервалі від 0°C до 100°C через кожні 10°C .
Результати вимірювань занести до таблиці 8.3.
8.2.6 Вимкнути “Термостат”.
8.2.7 Повторити пп. 8.2.3-8.2.5 для зразків сплавів з міді та нікелю:
- Cu 20% Ni 80%;
- Cu 15% Ni 85%;
- Cu 40% Ni 60%.
Результати вимірювань занести до таблиці 8.3.
8.2.8 Повторити пп. 8.2.3-8.2.5 для зразка з нікелю “Ni 100%”. Результати вимірювань занести до таблиці 8.3.
Таблиця 8.3 – Результати вимірювань
8.3 Обробка результатів вимірювання
8.3.1 Розрахувати за формулою r = R Sl , де R – опір провідника [Ом], ρ – питомий опір провідника [Ом·м], l – довжина проводу [м], S – площа поперечного перерізу проводу [м2], питомі опори досліджуваних зразків провідникових матеріалів.
Результати розрахунків занести до таблиці 8.3.
8.3.2 За результатами розрахунків п. 8.3.1 побудувати в одній системі координат функціональні залежності питомого опору від температури r = f(t° C) для кожного з досліджуваних провідників.
8.3.3 За нахилом побудованих в п. 2 залежностей r = f(t° C) на підставі формули 
, де p1 - питомий опір зразка за температури t1, p2 – питомий опір зразка за температури t2, визначити температурний коефіцієнт питомого опору (ТКПО) αρ.
8.3.4 Порівняти експериментальні дані з довідниковими.
8.3.5 Зробити висновки.
8.4 Зміст звіту
- Мета роботи.
- Порядок виконання лабораторної роботи.
- Таблиці з виміряними та розрахованими даними.
- Графіки.
- Результати розрахунків.
- Висновки за результатами виконаної роботи.
- Список використаної літератури.
8.5 Контрольні питання
8.5.1 Які матеріали називають провідниками?
8.5.2 Наведіть класифікацію провідникових матеріалів.
8.5.3 Яка природа електропровідності провідників першого роду?
8.5.4 Назвіть основні електричні параметри провідників.
8.5.5 Що називають питомим електричним опором та питомою електричною провідністю?
8.5.6 Дайте означення температурного коефіцієнта питомого електричного опору.
8.5.7 Назвіть провідникові матеріали, які належать до провідників високого опору.
8.5.8 Наведіть формулу, за якою можна визначити опір проводу довжиною l та площею поперечного перерізу S.
8.5.9 Як залежить питомий опір металевих провідників від температури та домішок?
8.5.10 Наведіть формулу залежності опору проводу від його температури.
8.5.11 Назвіть провідникові матеріали та елементи і пристрої електричних кіл, для виготовлення яких використовують дані матеріали.
