Лабораторная работа № 1

Измерение удельного сопротивления и определение температурного коэффициента удельного сопротивления металлов

1. Общие положения. Для выполнения работы используется специально созданная установка, в которой сопротивление проводников определяется по методу “амперметра-вольтметра”, а нагрев осуществляется рабочим током. Схема установки представлена на рис. 1.

Рис.1. Схема установки

Цифрами 1, 2, 3 обозначены испытуемые проволоки. Ток через них устанавливается регулировочным трансформатором и измеряется амперметром А. Падение напряжения измеряется милливольтметром мВна длине 10 см. Температура проводников измеряется при помощи установленных на проводах термопар и соединенного с ними измерителя. Термопары и участки, на которых измеряется падение напряжения закрыты стеклотканью.

2. Методические указания.Перед началом работы следует вспомнить, что называется удельным электрическим сопротивлением и температурным коэффициентом, как они вычисляются, и на этом основании разработать план работы.

Измерения при комнатной температуре проводятся при токе 5 Ампер, который измеряется непосредственно амперметром, включенным в рассечку рубильника. При этом рубильник Рдолжен быть отключен.

Нагреваются проводники большим током при максимальном напряжении, выдаваемом регулировочным трансформатором. Нагрев производится до полной стабилизации параметров (тока, падения напряжения и температуры). При этом ток

измеряется с использованием трансформатора тока с коэффициентом трансформации 200/5. То есть, если стрелка прибора отклоняется на полную шкалу, значит по проводам течет ток 200А. Внимание! При измерении больших токов рубильник Рдолжен быть включен, чтобы зашунтировать амперметр с пределом 5А и не сжечь этот прибор.

Для измерения комнатной температуры служит ртутный термометр и милливольтметр, измеряющий ЭДС термопар. Для измерения температуры нагретых проводников используется милливольтметр, который измеряет ЭДС термопары и выдает показания в ^о С.

Для измерения диаметра проводников служит штангенциркуль.

3. Оформление результатов.В отчете по работе должны быть представлены все измеренные значения: токи, падения напряжения (при разных температурах), диаметр проводников, измеренные температуры.

По данным измерений вычисляют удельные сопротивления. Далее вычисляют температурные коэффициенты удельного сопротивления.

Все вычисленные значения и найденные справочные данные заносятся в удобную для просмотра таблицу.

По окончании работы, используя данные измерения и необходимые справочные данные, рассчитываются значения токов, которые разогреют каждый из проводов до температуры плавления за 1 с. Расчет проводится по выражению, учитывающему зависимость удельного сопротивления материала от температуры:

В выражении I - ток; S - сечение проводника; с и d соответственно теплоемкость и плотность материала провода; TKr_t и r_t - температурный коэффициент и удельное сопротивление, определенные при температуре t; t_k и t₀ - конечная и начальная температуры проводника.

Указанный расчет выполняется и оформляется индивидуально каждым членом бригады для разных проводников.

Отчет выполняется один на подгруппу и защищается индивидуально каждым членом бригады.

Список литературы

1.Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т.2 / Под ред Ю.В.Корицкого и др.- 3-е изд., перераб. - М,: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.

2.Справочник по электротехническим материалам: В 3 т. Т.1 / Под ред Ю.В.Корицкого и др.- 3-е изд., перераб. - М,: Энергоатомиздат, 1986. - 368 с.

3. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. - 7-е изд., перераб и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. Отд-ние, 1985. – 304 с.

Контрольные вопросы:

1. Что такое удельное электрическое сопротивление, как его вычислить по сопротивлению образца?

2. Что такое температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, что нужно знать для его вычисления?

3. Какое значение имеет удельное электрическое сопротивление меди при комнатной температуре ?

4. Какое значение имеет удельное электрическое сопротивление алюминия при комнатной температуре ?

5. Какое значение имеет удельное электрическое сопротивление стали при комнатной температуре ?

6. В каких единицах измеряется температурный коэффициент ?

7. Почему падение напряжения на алюминиевой проволоке меньше, чем на медной?

8. В какую сторону изменяется удельное электрическое сопротивление металлического проводника при его нагревании и почему?

9. В каких единицах измеряется удельное электрическое сопротивление и удельная электрическая проводимость ?

10. Какой знак имеет температурный коэффициент длины проводников?

11. Каковы по данным ваших расчетов предельные плотности тока для проводов из меди, стали, алюминия?

12. Что такое сталь ?

Лабораторная работа № 1