Список рекомендуемой литературы. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

Перечень лабораторных работ

№ п.п.	Название темы, содержание	Объем в часах
1.	Изучение электрических свойств проводниковых материалов и резистивных элементов.	2
2.	Определение температурного коэффициента емкости и добротности конденсаторов различного типа.	2
3.	Изучение проводимости диэлектриков. Определение диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь диэлектриков.	2
4.	Определение основных характеристик терморезисторов.	2
5.	Измерение магнитной проницаемости и магнитной индукции ферромагнитных материалов.	3
6.	Изучение влияния внешних условий на магнитные характеристики магнитомягких материалов	2
7.	Исследование электротехнических свойств сегнетоэлектриков.	2
8.	Изучение рабочих параметров активных пьезоэлектриков на примере кварцевого резонатора.	2
Всего		17

Лабораторная работа № 1

«Изучение электрических свойств проводниковых материалов и резистивных элементов»

Цель лабораторной работы:Изучение влияние температуры на удельное электрическое сопротивление металлических проводящих материалов и сплавов. Проведение расчета температурного коэффициента сопротивления (ТКС) и сравнение полученных данных с известными справочными значениями. Ознакомление с методикой измерения и расчета ТКС. Понятие о погрешности проводимых измерений. Установление рабочих характеристик термопар, изучение явления термоЭДС.

Краткие теоретические сведения.

В общем случае в качестве проводников могут использоваться твердые тела, жидкости и газы в ионизированном состоянии. К первой группе в основном относятся металлические проводники. Электрический ток в них формируется за счет значительного числа коллективизированных электронов, которые составляют вполне определенное для данного металла количество свободных носителей заряда, не принадлежащих ни одному атому в отдельности. Атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, не являются нейтральными, а представляют собой положительно заряженные ионы, образовавшиеся в результате перехода валентных электронов в свободное состояние. Количество свободных электронов, а также характер взаимодействия свободных электронов с ионами кристаллической решетки определяют основные свойства проводникового материала, к которым относятся:

1. Удельная проводимость - σ или удельное электрическое сопротивление - ρ. Величина σ, в общем случае для любого материала, определяется из закона Ома в дифференциальной форме: , где - вектор плотности электрического тока; - вектор напряженности электрического поля. Величина, обратная σ называется удельным сопротивлением – ρ и определяемая следующим образом:

(1.1)

где R – сопротивление проводника, S – площадь поперечного сечения, l – длина. ГОСТ предусматривает представление величины удельного сопротивления в следующей форме: [Ом∙м] или [Ом∙мм²/м].

2. Температурный коэффициент удельного сопротивления – α_ρ, характеризующий изменение удельного сопротивления при изменении температуры на один градус. Эта величина является мерой чувствительности сопротивления к температуре, или, напротив, мерой его термической стабильности. Для металлов данная величина всегда положительна и может быть определена:

(1.2)

где ρ(t₁),ρ(t₂) - удельная проводимость при двух различных температурах исследуемого образца, причем t₁<t₂, Δt – модуль разности температур. Так определяют среднее значение α_ρ.

Дифференциальное выражение для α_ρ при температуре Т имеет вид:

(1.3)

Значения, определяемые по выражениям (2.2) и (2.3) могут отличаться из – за различных значений Δt, dt, а также абсолютных значений температуры, при которых проводились измерения ввиду нелинейности температурной зависимости сопротивления проводника. В лабораторной работе необходимо определить отклонение дифференциального значения α_ρ от среднего:

(1.4)

где α_ρ₁₀ – температурный коэффициент удельного сопротивления, определяемый на интервале температур – 10 градусов Цельсия, α_ρ₉₀ – для интервала температур 90 градусов.

3. Контактная разность потенциалов или термоЭДС это ЭДС, возникающая в месте контакта двух металлов, определяемая выражением

(1.5)

где t₁ и t₂ - температуры противоположных концов контакта, Е_t –термоЭДС контакта, зависящая от материала контактирующих проволок. Данное явление объясняется различной концентрацией и подвижностью электронов в различных металлах и имеет нелинейный характер в функции температуры. В практических целях контактная разность потенциалов используется при измерении температуры, а также в термоэлектрических преобразователях, эти устройства называют термопарами. Значения термоЭДС необходимо учитывать при выборе материалов для чувствительных измерительных устройств.

4. Удельная теплопроводность металлов пропорционально связана с их электропроводностью и характеризует количество тепловой энергии, проходящей через единицу площади при единичном градиенте температур за секунду.

Выбор того или иного проводникового материала должен производится на основании комплексного учета требований, предъявляемых к его механическим, технологическим, химическим, тепловым и электрическим характеристикам.

Порядок выполнения работы.

1. Поместить стенд с 4-мя образцами тонкой металлической проволоки известной длины и диаметра в вентилируемый сушильный шкаф.

2. С помощью R-L-C-метра провести измерения начального сопротивления 4-х образцов тонких металлических проводников. За начальную температуру принять температуру, равную 20 °С.

3. Задать на программаторе сушильного шкафа скорость подъема температуры 110°С/1 ч.

4. С интервалом DТ=10 °С провести измерения изменения сопротивлений R_x₁,R_x₂,R_x₃_,R_x₄ в динамическом режиме (за устанавливаемое значение сопротивления для каждого шага принимать сопротивление, находящееся в интервале отклонения температур ± 1°С).

5. Рассчитать величины удельного электрического сопротивления ρ_x₁,ρ_x₂,ρ_x₃, ρ_x₄, из выражения (1.1).

6. Произвести измерения изменения приращений ΔR_x₁,ΔR_x₂,ΔR_x₃, ΔR_x₄ в интервале температур 20 – 110 °С (с шагом DТ=10 °С). Рассчитать значение δ по методике (1.4). Результаты измерений занести в таблицу для каждого из измеряемых материалов.

Т	°C	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110
R	Ом
ΔR	Ом
ρ(t)	Ом∙м
α_ρ(t)	отн.ед.
δ(t)	%

7. Аналогичным образом, для интервала температур, 20 – 800 °С измерить контактную разность потенциалов выданных 2-х образцов термопар, используя для их крепления штативы, а для нагрева – программируемую трубчатую электрическую печь. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

t	°С	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110
E_t	mB
ΔU_t	mB/C

^*Примечание: значение E_t определить по выражению (1.5).

8. По известным справочным значениям определить тип термопар, а также изучаемых металлических проводников.

9. На отдельных рисунках построить графики зависимостей R(t), α_ρ(t), E(t), δ(t) для каждого вида образцов тонкой металлической проволоки и термопар.

10. В выводе описать ход выполнения работы, основные полученные результаты и возможные области применения изученных проводящих материалов (сплавов) и термопар.

11. При выполнении лабораторной работы СТРОГО соблюдать технику безопасности при работе с электроприборами, находящимися под напряжением и высокой токовой нагрузкой, а также подвергающихся термическому нагреву.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Исходные данные для расчета.

3. Изучение инструкции эксплуатации программатора сушильного шкафа и электрической печи.

3. Измерение исходных данных и расчет значений ρ_x_i, α_ρi(t) E_i(t), δ_i(t).

4. Сравнение полученных результатов с известными справочными значениями и установление типа изучаемых материалов.

5. Построение графической зависимость изучаемых характеристик от температуры.

6. Выводы по результатам проделанной работы.

Контрольные вопросы.

1. Перечислить основные характеристики металлических проводниковых материалов.

2. Как экспериментально определяется значение удельной электропроводности металлов.

3. Почему различные методы измерения α_ρ могут приводить к различным результатам. Определите различие между результатами измерений и справочными данными α_ρ.

4. Сравнить результаты измерения ρ со справочными значениями, охарактеризуйте возможные причины различия этих значений.

5. Ориентировочно оценить, во сколько раз изменится КПД линии электропередачи, выполненной из медного провода, при изменении температуры окружающей среды от -20 до +30 градусов Цельсия. При ответе воспользоваться результатами измерений.

6. От чего зависит значение контактной разности потенциалов U_t.

7. Как практически используют явление контактной разности потенциалов.

8. Можно ли использовать проводящие материалы (металлы) с различной электроотрицательностью для создания контактных соединений.

9. Дать определение явления термоЭДС. Какой параметр термоЭДС вносит наибольший вклад в получаемое количественное значение для проводимых исследований (указать примерное процентное значение).

Список рекомендуемой литературы

1. УДК.621.39. П48 Покровский Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных средств: Учебное пособие для вузов- М.: Горячая линия-Телеком. - 2005.-350 с.

2. УДК 621.315. С71 Справочник по электротехническим материалам в 3-х т. под редакцией Ю.В.Корицкого и др. Издание 3-е переработанное. М. «Энергия» 1988г.

3. УДК 621.319. К64 Конденсаторы. Справочник под редакцией Четверткова М. Радио и связь. 1993 – 392с.

4 Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых диэлектрических материалов. – С.-Петербург: Лань, 2002.

5. Ферриты и магнитодиэлектрики. Справочник под общей редакцией Н.Д. Горбунова М. ,изд. Советское радио. - 1968.

6. Летюк Л.М. Технология производства материалов магнитоэлектроники: Учебник для вузов - М.: Металлургия, 1994.

7. Богоцкий В.С., Скудин А.М. Химические источники тока. – М.: Энергоиздат. - 1981. – 360с.

8. Кухаренко С.Н. Изучение свойств материалов. Практическое руководство по выполнению лабораторных работ по курсу «Материалы и компоненты электронной техники» для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 1 - 36 04 02. – Гомель. – 2005.

Лабораторная работа № 2

«Определение температурного коэффициента емкости и добротности конденсаторов различного типа»

Цель лабораторной работы: исследование зависимости емкости и добротности конденсаторов от температуры; вычисление температурного коэффициента емкости (ТКЕ) конденсатора, определение механизма влияния типа диэлектрика на ТКЕ и емкость изучаемых конденсаторов.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 337; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!