Рис. 3.1. Схема установки
Образец помещается в муфельную печь. Скорость нагревания образца регулируется реостатом . Температура образца измеряется с помощью термопары и милливольтметра , а сопротивление - тераомметром (рис. 3.1).
Принцип работы тераомметра заключается в следующем (рис. 3.2). Измеряемое сопротивление присоединяется к известному калиброванному сопротивлению . Эти последовательно соединённые сопротивления и подключены к специальному стабилизированному источнику постоянного напряжения () и образуют делитель напряжения. Падение напряжения на сопротивлении измеряется при помощи усилителя постоянного тока с большим выходным сопротивлением изоляции и стрелочного прибора .
Падение напряжения можно рассчитать по формуле
. (3.1)
Отсюда
. (3.2)
Напряжение и сопротивление постоянны. Следовательно, обратно пропорционально и шкалу микроамперметра можно проградуировать в величинах сопротивления.
Для расширения пределов измерения в тераомметре имеется набор из 9 сопротивлений , подключённых к многопозиционному переключателю.
Рис. 3.2. Схема установки
ПОРЯДОК РАБОТЫ
4.1. Включить тераомметр в сеть и дать прогреться в течение 30 минут.
4.2. Откалибровать тераомметр. Поставить переключатель в положение “ ”. (Положение КАЛ служит для калибровки на пределы ТОм и ТОм , которые при выполнении лабораторной работы не используются).
4.3. Ручкой УСТАНОВКА установить стрелку прибора на риску “ ”. Соединить проводником клеммы накоротко и ручкой УСТАНОВКА 0,1 поставить стрелку прибора на риску “0,1”.
4.4. Произвести измерения сопротивления. Снять закоротку и подключить образец к клеммам . Переключатель пределов поставить в положение, при котором отклонение стрелки находится в пределах шкалы. Величина сопротивления определится как показание стрелочного прибора, умноженное на множитель показателя пределов.
Примечания:
1. Первые измерения производить при положении переключателя 100 9 Ом
2. При проведении измерений необходимо учесть, что схема прибора позволяет заземлить любой, но одновременно только один из зажимов “ ” или “ ”. Зажимы “ ” и “ ” – относительно зажима “ ” находятся под потенциалом 105 В.
4.5. Включить нагреватель печи и произвести измерения в процессе нагрева.
ЗАДАНИЕ
5.1. Ознакомиться с измерительной установкой.
5.2. Снять температурную зависимость электрической проводимости керамического диэлектрика , изменяя температуру от 20 до 230 °С. Измерения сопротивления производить через 10 – 15 °С. Построить график в полулогарифмической системе координат.
5.3. Рассчитать энергию активации для всех видов ионов.
5.4. Данные измерений сводятся в таблицу.
, °C | , K | , Ом | , Ом | Примечание | ||
Материал образца |
При расчёте энергии активации рекомендуется для уменьшения погрешности использовать значения , наиболее удалённые по температурной шкале друг от друга, но лежащие на одном отрезке прямой.
5.5. Выполнять индивидуальное задание по указанию преподавателя. Записи, связанные с его выполнением, представить в отчёте после выводов (см. приложение).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Чем обусловлена электропроводность твёрдых диэлектриков? Объясните механизм электропроводности.
6.2. Какова температурная зависимость электропроводности твёрдых диэлектриков?
6.3. Что такое энергия активации?
6.4. В каком соотношении находятся энергия активации собственных и примесных ионов?
6.5. Докажите, что при низких температурах проводимость примесная, а не собственная.
6.6. Физический смысл явления саморазряда конденсатора?
6.7. Расскажите принцип действия тераомметра.