Jakub Kostrzewski 11 X 2002

Ćwiczenie nr 43

Temat: Wyznaczanie współczynników temperaturowych rozszerzalności liniowej i oporu elektrycznego dla metali i stopów.

Teoria

Rozszerzalność liniowa w zależności od temperatury przedstawia się następująco:

. Jest to zależność liniowa. Współczynnik
nosi nazwę współczynnika temperaturowego rozszerzalności liniowej.

W ćwiczeniu wykorzystywane jest zjawisko termoelektryczne Seebecka, które polega na wystąpieniu siły elektromotorycznej w obwodzie złożonym z dwóch kawałków różnych metali, których połączone końce znajdują się w różnych temperaturach. Sam taki obwód złożony z połączonych ze sobą na końcach kawałków dwóch różnych metali nazywamy termoparą. Wielkość siły termoelektrycznej występującej w termoparze opisuje prawo Avenariusa

, gdzie

oznacza różnicę temperatur pomiędzy końcami termopary,
jest stałą charakterystyczną dla danej pary metali, zaś
jest temperaturą punktu neutralnego - jest to temperatura gorętszego spojenia termopary, przy której występuje największa siła termoelektryczna dla zadanej temperatury chłodniejszego spojenia.

Siłę termoelektryczną występującą w termoparze można mierzyć włączając w obwód woltomierz. Ma w tym przypadku zastosowanie prawo trzeciego metalu tzn. wprowadzenie do obwodu metali A i B trzeciego metalu C nie wpływa na wartość wypadkowej siły termoelektrycznej, pod warunkiem, że oba końce przewodu z metalu C znajdują się w takiej samej temperaturze.

Jeżeli do końców przewodnika doprowadzimy napięcie U, to wytworzone w ten sposób pole elektryczne spowoduje przepływ prądy o natężeniu I. Prawo Ohma mówi, że stosunek napięcia między dwoma punktami przewodnika do natężenia przepływającego przezeń prądy jest wielkością stałą i nie zależy ani od napięcia ani od natężenia prądu. Stosunek ten nazywamy oporem:

.

Zależność oporu od temperatury jest następująca:

,

gdzie
jest temperaturowym współczynnikiem oporu.

1