Метрология негіздері, ақпараттың жүйелер АСУ ТП сияқты жылу физикалық өлшеулер

Сонымен қатар [1-13] 56-288бет [14-18] 10-15бет, 35-55бет

 

№6 Лабораториялық жұмыс

Металдардағы  кедергінің температура тәуелділігін зерттеу

Құрал-жабдықтар: пеш, метал өткізгіш, термометр, термобу

Жұмыс мақсаты: металдардағы және жартылай өткізгіші  термитердегі кедергісінің температураға тәуелділігін үйрену. Мыс және жартылай өткізгіш кедергісінің жылулық коэффициентін анықтау.

 

ТЕОРИЯЛЫҚ КІРІСПЕ

Өткізгіштердегі электрлік кедергі температураға  тәуелді. Ол металдарда жылытқанда атады, ал электролиттерге салқындатқанда артады. Металл кедергілерінің температураға тәуелділігін мына қатынаспен өрнектеуге болады.

                   

Мұнда -0°С градуста және температураға сәйкес келетін кедергінің мәні; a және b - тұрақтылар, берілген металдың сипаттамасына байланысты, «-өрнекті жуықтап былай жазуға болады.

Егер температураның анықталған диапазонында альфа-коэффициенті тұрақты шама боса, онда 2-формуладағы R_t және t координатадағы тура теңдеу бояды.(1-сурет)

Абцисса осіне қатысты тангенс бұрышын альфа-коэффициентімен анықтауға болады, оны кедергісінің жылулық коэффициенті деп атайды.

   

Тәжірибе көрсеткендегі  жартылай өткізгіштігі температураның өзгеруіне сәйкес экспотенциал заңы бойынша өзгереді:

 

 

 

Мұнда -берілген температурадағы салыстырмалы электрөткізгіштік;

 

 

              R

                    R₂

                

                       

            

                     R₁

 

                     R₀

                                       

                         0                  t₁                                         t₂                 t

1-сурет

 

 

Температураның жоғарылауымен  жартылай өткізіштердің валенттік электрондардың саны көбейеді, яғни өткізгіштік аймаққа лақтырылған электрондар саны артады. Бұл жартылай өткізгіштердің электроөткізгіштігі температураның өсуімен тәрістес жартылай өткізгкштер үшін кедергі шамасы берілген  температурада төмендегідей жазылады:

                                                      

Мұндағы Rт – салыстырмалы кедергі

12. электрондардың арақашықтығы

S – көлденең қиманың ауданы

            (6)

Сондықтан   - шамасы тұрақты шама, сол себепті (5) формуланы мынадай түрде жазуға болады:     (7)

 

(7) – формуланы логарифмдесек:

                                                                 (8)

Бұл формула  және (2-сурет) координатасында меңдеуге тура келеді

Абцисса осіне қатысты  тангенс бұрышын төмендегі түрде  табуға болады

                                (9)

Кейбір жағдайларда  сызықтық тәуелділігі белгілі бір температураларда орындалмайды.

Жартылай өткізгіштердің өткізгіштік сипаттамасының өзгеруін айғақтайды. Электролиттердің электр өткізгіштігі төмендегідеі формуламен анықаталтыны белгілі:

                                                  

Мұндағы Ғ – Фарадей  таңы; n - эквиваленттік концентрациясы, a₀

- дистанциялау дәрежесі, U₊  және U_- -оң және теріс иондардың қозғалысы                                                         ln R_T

                 ln R₂        

 

                ln R₁

   0                                           

Сурет – 2

 

Диссоциалау дәрежесі a₀ ерітінді концентрациясына тәуелді. Бұл тәуелділік монотонды болып табылмайды, демек электроөткізгіштігі де концентрация функциясы болып табылады. s = f(n) тәуелділігін сипаттамасы күрделі болып табылады.

Температураның өсуімен  диссоциалау дәрежесі мен иондардың  қозғалуы тұрақты концентрация кезінде  көбейеді. Осыған қарап электролиттердің электр өткізгіштігі температураға байланысты көбейеді, ал кедергісі азаяды.

               Тапсырма

1. Тоқ көзін қосу керек. Плитканы қоспай!
2. Шығыс кедергісін 1В қылып орналастырыңыз. Тоқ пен кернеудің мәнін бөлме температурасында бірнеше рет өлшеу керек, яғни зерттелетін тізбекткгі термистардың тоғы мен кернеуін. әр өлшемге берілген мәндерді пайдалана отырып зерттелетін термистордың кедергісінің мәнін табыңыз
3. Термобудың көрсеткіші бойынша температураны анықтаңыз
4. Пешті қосыңыз, ЛАТР-ды көрсеткішін  минимумға алдын-ала орналастырыңыз.
5. Пешке 20/40В арасында аздаған кернеу беріңіз және өлшенетін үлгінің температурасын өсіріңіз. 4-ші пункт бойынша тоқты, кернеуді, аналогы түрде өлшеңіз және анықтаңыз.
6. Жылытуды жалғастыра отырып, температураның бірдей интервалы мен 100С –ға дейін аналогтық өлшеулер жүргізіңіз.

 

1-тапсырма. Металы кедергісінің  жылулық коэффициентін анықтау.

 

Rm өлшеулерінің нәтижесін 1-кестеге енгізу

 

№	t, 0C	U, mB	I, mA	Rm; Oм	;
1. 2. 3.

1-кесте

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. R_m = f(t) тәуеледілігінің графигін тұрғызу 1-кестедегі мәліметтерді пайдалана отырып
2. tgg және R₀–ді графиктен анықтау 1-сурет
3. Мына формула бойынша кедергісінің жылулық коэффициентін анықтау

                                       (3)

4. Алынған коэффициенттер мәнін таблицалық мәнімен салыстыру.
5. Металл кедергілерінің температураға тәуелділігі туралы қорытынды жасау.

2-тапсырма. Жартылай өткізгіштері активтендіру энергиясын анықтау

Rn өлшеу нәтижесін  2-кестеге жазу

2-кесте

№	t, 0C	, град -1	In, A	Un, B	Rn; Oм	ln Rn
1. 2.

1. ln R_n  = f( ) және R_n = f(T)  тәуеділігінің графигін тұрғызу. 2-кестеден мәліметтерді пвудвлвнв отырып. Жартылай өткізгіштер үшін.
2. График бойынша tga -ны анықтау және 9-шы өрнекті қодана отырып актитендіру энергиясын DW есептеу.
3. Жартылай өткізгіштік кедергінің температураға тәуелділігі туралы қорытынды жасау.

 

Негізгі әдебиеттер:[1-4,5,6] (188-255 бет)

Әдістемелік нұсқау:§3 лекция тезисін қарау, сондай-ақ әдебиеттер

[1-13] (56-288 бет) [14-18] 10-15 бет. 35-55 бет.

 

 

2.5 Студенттердің оқытушымен өздік жұмысы сабақтарының планы

 

1-тақырып: Кіріспе.  Метрологияның негізгі тапсырмалары, ақпараттық жүйесіндегідей АСУ ТП жылу техникалық өлшеу.

Тапсырма:

1. Метрологиялық өлшеу  құралдарының негізгі сипаттамасы туралы мәлімет
2. Техникалық өлшеулер кезіндегі қателіктердің бағасы мен есептері

 

 

 

СОӨЖ өткізу түрі:

• Аудиториялық сабақ
• Студенттің оқу-әдебиеттермен жұмысы
• Мұғалімдермен консультация және әңгімелесу

 

Әдістемелік нұсқау: №1 лекцияны қарау сонымен қатар, [1-3] 30-52 бет. [14-16,18] 4-10 бет. 7-30 бет

 

2-тақырып: Қысымды  өлшеу, қысымының түрлері мен  деңгейлері

 

Тапсырмалар:

1. U – тәрістес прибордың жұмыс істеу принципін үйрену
2. Сынапты барометр

 

СОӨЖ өтеізу түрі

• <span class="dash041e_0431_044b_044