Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej	Nr zespołu 2	Imię i nazwisko	Punkty z przygotowania i wykonania ćwiczenia
Kierunek Biotechnologia	Nr ćwiczenia 13	Tytuł ćwiczenia Badanie zależności oporu elektrycznego metalu, stopu oraz termistorów od temperatury	Punkty ze sprawozdania i końcowego testu
Grupa	Data wykonania		Punktacja końcowa

1. Wiadomości wstępne.

Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności oporu elektrycznego niklu (metalu), konstantanu (stopu)

oraz termistorów (elementów półprzewodnikowych) od temperatury i wyznaczenie dla tych elementów współczynników temperaturowych oporu.

W metalach ilość nośników ładunku jest stała. Gdybyśmy mieli do czynienia z przewodnikiem, w

którym jony tworzyłyby idealnie regularną sieć krystaliczną, elektrony przewodnictwa poruszałyby się w nim bez żadnych przeszkód i opór byłby równy zeru. Jednak w realnych materiałach zawsze występują jakieś defekty sieci, domieszki obcych atomów oraz termiczne drgania jonów. Jeśli w przewodniku nie płynie prąd elektryczny ruch swobodnych elektronów jest chaotyczny, utrudniony przez rozpraszanie na defektach i jonach, stąd bierze się opór elektryczny.

Zależność oporu elektrycznego metali od temperatury:

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta opór elektryczny.

Zależność oporu metali od temperatury jest w przybliżeniu liniowa w szerokim zakresie temperatur. Możemy przedstawić ją wzorem:

- wybrana temperatura odniesienia

- opór w temperaturze

- temperatura

- opór w temperaturze

α – współczynnik temperaturowy oporu, który jest definiowany wzorem:

Zależność oporu termistorów od temperatury:

Termistory NTC:

Termistory PTC:

; – stałe

– stała materiałowa

2.Metoda pomiarów

Metoda pomiaru polega na pomiarze oporu badanych elementów, jako funkcji temperatury w przedziale od ok. 30°C do 90°C. Na podstawie danych i dopasowania do nich odpowiednich funkcji, można wyznaczyć współczynniki temperaturowe oporu badanych materiałów.

Temperatura			Opór R [Ω]
Lp.	t [	T[K]	Nikiel	Termistator PTC	Termistator NTC	Konstantan
1.	22,1	295	115,3	77,3	207,8	116,8
2.	25,0	298	116,9	77,3	187,6	111,0
3.	30,0	303	120,1	78,4	181,2	111,2
4.	35,0	308	123,8	80,9	165,2	111,0
5.	40,0	313	127,2	85,2	157,6	111,0
6.	45,0	318	130,7	91,9	138,2	111,0
7.	50,0	323	134,1	101,8	128,9	111,1
8.	55,0	328	137,8	117,8	116,5	111,0
9.	60,0	333	141,3	146,9	102,2	110,9
10.	65,0	338	144,9	206,6	96,7	110,9
11.	70,0	343	148,6	326,5	90,7	112,0
12.	75,0	348	152,2	557,9	81,6	111,0
13.	80,0	353	156,0	1010,1	78,1	111,0
14.	85,0	358	159,8	1590,0	71,5	112,7

3.Obliczenia

Wyznaczanie oporu niklu i w współczynnika α

Odczytanie współczynników a i b z wykresu

a = 0,7099(41) b = 98,96(23)

Obliczenie wartości

[Ω *K^-1]

Wyznaczamy wartość niepewności

α = [

Wyznaczenie wartości oporu elektrycznego dla konstantanu:

Wykres dla konstantanu pokazuje, że jego opór w bardzo niewielkim stopniu zależy od temperatury w tym przedziale temperatur.

Obliczenie wartości α dla konstantanu jest niepotrzebne, ponieważ wartość oporu jest stała, a α = 0

Opracowanie wyników pomiarowych dla termistora NTC

Odczytanie współczynników a i b z wykresu

a= 1825(33) b= 0,440(45)

Zależność oporu termistora od temperatury w postaci wykładniczej:

Wyznaczenie wartości współczynnika dla wszystkich temperatur

= - [K^-1]

Temperatura				Wartość współczynnika α
Lp.	t[°C]	T[K]
1.	22,1	295
2.	25,0	298
3.	30,0	303
4.	35,0	308
5.	40,0	313
6.	45,0	318
7.	50,0	323
8.	55,0	328
9.	60,0	333
10.	65,0	338
11.	70,0	343
12.	75,0	348
13.	80,0	353
14.	85,0	358

Opracowanie wyników pomiarowych dla termistora PTC

T₁=348 K R(T₁)= 557,9 Ω T₂ = 338 K R(T₂)= 206,6 Ω T₃ = 328 K R(T₃)= 117,8 Ω

4.Wnioski

• Opór niklu nieznacznie rośnie wraz ze wzrostem temperatury w badanym zakresie temperatur.

Uzyskany wynik współczynnik temperaturowy oporu dla niklu α=0,0077174(58) [K ^-1] odbiega od wartości tablicowych α=0,0054 [K ^-1]

• Opór konstantanu jest praktycznie stały, ponieważ stopy są w niewielkim stopniu wrażliwe na zmianę temperatury w porównaniu do metali czystych.

Współczynnik temperaturowy oporu dla konstantanu α=0 [K ^-1] niewiele odbiega od wartości tablicowych α=0,0003 [K ^-1]

• Opór termistora NTC zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury

• Opór termistora PTC zwiększa się gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury

Błędy wykonane w ćwiczeniu mogły być spowodowane niedokładnym odczytem oporu, oraz niedokładnymi obliczeniami.