Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехнические материалы» для студентов ІІ курса дневной и заочной форм обучения специальностей 090. 603, 090. 605, 0922. 02 (стр. 6 из 9)
12. Определить масштаб по оси индукции mв, используя формулу (4.10). ручка усиления горизонтальной развертки осциллографа в этом случае должна быть переведена в нулевое положение. После измерения длины вертикальной развертки необходимо ручку горизонтальной развертки вернуть в исходное положение.
13. Определить величину удельных магнитных потерь, используя формулу (4.11). Результаты расчета записать в табл. 4.2.
14. Последовательно уменьшая амплитуду тока в намагничивающей цепи с помощью регулятора, повторить измерения по пп. 7 - 13 минимум для трех значений тока
15. По экспериментальным данным построить графики зависимости В=f(H); m=f(H).
16. Отключить питание испытательной установки и в присутствии преподавателя заменить образец магнитного материала. Произвести измерение основных характеристик установленного образца в соответствии с методикой, изложенной в пп. 3-15.
17. Полученные экспериментальные и расчетные значения основных параметров исследуемых образцов сравнить со справочными данными.
18. 18.Составить отчет о работе, который должен содержать формулировку цели работы, принципиальную электрическую схему экспериментальной установки, заполненные табл. 4.1, 4.2, графики зависимости В=f(H); m=f(H) и выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные характеристики свойств магнитных материалов.
2. Опишите процесс намагничивания магнетика.
3. Приведите классификацию материалов по магнитным свойствам.
4. Назовите виды магнитных потерь и укажите факторы, оказывающие на них влияние.
5. Дайте характеристику свойств диамагнетиков и парамагнетиков.
6. Дайте характеристику свойств ферромагнетиков.
7. Опишите принцип работы экспериментальной установки для изучения явления гистерезиса.
8. Перечислите области использования магнитотвердых магнитомягких материалов.
Л и т е р а т у р а : [1, с. 275-299].
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №5
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ УДЕЛЬНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
5.1. Цель работы
Изучить влияние температуры на значение величины удельного сопротивления и на основании опытных данных определить значения температурного коэффициента удельного сопротивления проводников.
5.2. Общие положения
Металлические проводники имеют хорошую тепло- и электропроводность. Электрическое сопротивление и обратный ему параметр – электропроводность различных материалов зависят от структуры проводника, температуры и характеризуется значениями удельного электрического сопротивления и, соответственно, удельной электропроводности.
По квантовой теории металлов удельная электропроводность определяется выражением
. (5.1)Здесь А - коэффициент, не зависящий от температуры и определяемый числом свободных электронов в единице объема металла и энергетическим состоянием электронных орбит;
- средняя длина свободного побега электронов, которая в области температур от 100 °С до +300 °С для металлов определя6ется как
, (5.2)где Т - температура проводника, К.
Таким образом, удельное сопротивление металлов (
) в соответствии с данными опытов изменяется прямо пропорционально температуре.Зависимость удельного сопротивления проводника от температуры (для указанного интервала температур) определяется выражениями:
; 
, (5.3)где rt и Rt - значение удельного сопротивления, соответственно, но при текущих температурах t, °C;
rн и Rн - значения удельного сопротивления и сопротивления, соответственно, при начальной температуре tн, °C ;
ar и aR - значения температурного коэффициента удельного сопротивления, соответственно, 1/°C.
Учитывая, что
где l - длина;
S - площадь поперечного сечения проводника;
можно показать, что
ar= aR.
Из выражения (5.3) имеем:
(5.4)откуда вытекает определение ar как отношения приращения удельного электрического сопротивления (сопротивления) к его первоначальному значению при изменении температуры на 1 °С (1/°С). Для большинства металлов в интервале температур от 0 до 100 °С ar изменяется в пределах (3,3 ¸ 6,2)×10-2 1/°С. Зависимость r и g от температуры для чистых металлов и некоторых сплавов объясняется зависимостьюl от температуры.
В некоторых металлах и сплавах обнаружено явление сверхпроводимости (сплавы висмута с золотом, карбидов молибдена и вольфрама, свинца, цинка, алюминия и др.), заключающееся в том, что ниже некоторой критической температуры удельные сопротивления этих веществ становятся исчезающе малыми.
На практике часто по величине измеренного сопротивления определяют значение температуры проводника, например, для медных обмоток электрических машин и трансформаторов при известных начальных (паспортных) значениях сопротивления по выражению
(5.5)5.3. Приборы и оборудование
Принципиальная схема установки изображена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Принципиальная схема установки
В шкаф термостата 1 помещены исследуемые проводниковые материалы (R1¸R6). Значение натуральной температуры tн фиксируется при помощи ртутного термометра 4. Измерение значений электрических сопротивлений производится при помощи измерителя Е-7-13 (2). Исследуемые сопротивления подключаются к прибору при помощи переключателя 3.
5.4. Порядок выполнения работы
1. Ознакомится с установкой для измерения зависимости сопротивления образцов испытуемых проводниковых материалов от температуры.
2. Под руководством преподавателя подключить к сети и отградуировать измеритель Е-7-13.
3. Записать в табл. 5.1 геометрические параметры исследуемых проводниковых материалов.
Т а б л и ц а 5.1
Геометрические параметры исследуемых образцов проводниковых материалов
| Положение | Материал | Параметры проводника | ||
| перклю- | проводника | длина, | диаметр, | площадь сечения |
| чателя | м | мм | мм2 | |
| 1 - термо-датчик | Медь | 41 | 0,335 | |
| 2 | Никель | 14 | 0,5 | |
| 3 | Вольфрам | 4,6 | 0,11 | |
| 4 | Железонике-левый сплав | 3,5 | 0,25 | |
| 5 | Константан | 30 | 0,07 | |
| 6 | Манганин | 4,3 | 0,23 | |
4.Измерить значение начальной температуры термошкафа (tн) ртутным термометром
5.Изменяя положение переключателя от 1 до 6 измерить значение сопротивлений образцов при начальной температуре. Результаты измерений записать в табл. 5.1.
6.Включить электронагреватель термостата. В процессе нагрева произвести измерения сопротивлений образцов проводниковых материалов не менее чем при четырех значениях температуры. Во время измерений сопротивлений нагреватель термостата необходимо отключать.
В качестве термодатчика используется образец из медного провода (положение переключателя 1), градуировочная функция которого представлена на рис. 5.2. Данные измерений сопротивления записать в табл. 5.2.
7. Используя экспериментальные данные, определить значения удельных сопротивлений проводниковых материалов по формуле
Результаты расчета записать в табл. 5.2
Рис. 5.2. Градуировочная функция термодатчика
Т а б л и ц а 5.2
Расчетные значения параметров сопротивлений
8. Определить для каждого образца значения температурного коэффициента удельного сопротивления ar для наибольшего интервала температур, используя формулу (5.4). Сравнить полученные результаты со справочными данными.
9. Составить отчет по работе, который должен содержать цель работы, схему измерений, заполненные табл. 5.1, 5.2, графики зависимостей
и выводы по работе.Контрольные вопросы
1. Укажите причины зависимости электрического сопротивления проводниковых материалов от температуры
2. Какой характеристикой определяется изменение сопротивления проводника от температуры?
3. Какие металлические проводники имеют весьма незначительные значения температурного коэффициента сопротивления?
4. В чем отличие электрической проводимости проводников первого рода от проводников второго рода?
5. От каких факторов зависит удельная электрическая проводимость металлических проводников?
6. Охарактеризуйте применение проводниковых материалов с теми или иными параметрами.
Л и т е р а т у р а : [1, с. 186-229].
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДУГОСТОЙКОСТИ ТВЕРДЫХ