DSCF6623

202

202

dt

U_m

V3

HI-

Arii At

Pytania

1.    Dlaczego filtr RC można stosować tylko w przypadku pobierania małego prądu obciążenia?

2.    Narysować schemat prostownika dwupołówkowego, w którym wykorzystano tylko dwie diody.

E-8. Badanie zależności oporności przewodników metalicznych i termistora od temperatury

1. Wstęp

Ogrzanie próbki wykonanej z materiału przewodzącego powoduje zmianę jej oporu (Lenz, 1835). Na gruncie mechaniki kwantowej wykazano (Bloch), że przewodność metali przy niezbyt niskich temperaturach powinna zmieniać się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury w skali bezwzględnej:

a~T'¹    (1)

dla temperatury T» 0_D. gdzie 0_D jest tzw. temperaturą Debyc’a.

Zależność 1 zgadza się zadowalająco z doświadczeniem; jeśli zamiast przewodności wprowadzić oporność p ~ tr^-1, to można ją zapisać w postaci:

P~T    (2)

Opór przewodnika jet proporcjonalny do oporności, tzn. zachodzi związek:

R = aT    (3)

gdzie a jest stałą zależną od kształtu i rozmiarów próbki.

Aby uniezależnić współczynnik nachylenia od parametrów próbki, oznaczmy przez R₀ opór w temperaturze T₀:

i

Ro — &T₀

Związek 3 można wówczas zapisać w postaci:

R = %r = PoRoT    (5)

¹ o

gdzie stała /J₀ nazywana jest temperaturowym współczynnikiem zmiany oporu. Jeśli przyjąć T₀ = 273,16 K, teoretyczna wartość współczynnika wyniesie

0o = 4- = O,OO366K-¹ 1 o

2. Metale

W przypadku metali /J₀> 0, dla przewodników II rodzaju (roztwory elektrolitów, stopione sole) < 0. Spośród metali platyna ma własności najbliższe przewidywanym przez wzór 5. Dla innych metali równanie to nie jest zbyt dobrym przybliżeniem, bliższa doświadczeniu jest zależność:

R = R₀Q}₀T+p_iT² + ...)    (6)

Współczynnik p_{ jest często ujemny (np. dla wielu stopów). Pochodna dR

^=R₀(Po + 2P_lT+...)

osiąga wówczas zero dla temperatury T = T_m; opór jest wtedy maksymalny i zmienia się nieznacznie przy wzroście temperatury. Niektóre stopy mają wartość T_m bliską temperaturze pokojowej - należą do nich nichrom, manganin, nowokonstant, stop Monala. Ostatni stop odznacza się szczególnie niską wartością współczynnika termicznej zmiany oporu:

^_o = 210"⁵K“¹

Jakościowo tłumaczy się zwiększanie oporności metali przy podwyższaniu temperatury - przez wzrost rozproszenia cieplnego elektronów na jonach siatki krystalicznej.