7 Запитання для самоконтролю

1 У чому полягає суть резонансного методу вимірювання та ?

2 Дайте визначення відносної діелектричної проникності.

3 Що таке кут діелектричних втрат?

4 Які види втрат енергії у діелектриках Вам відомі та від чого вони залежать?

5 З яким видом поляризації діелектрики найбільше реагують на вплив температури?

6 З яким видом поляризації діелектрики найбільше реагують на вплив зміни частоти поля?

7 Чому діелектрикам з великими значеннями проникності властиві значні втрати і навпаки?

Список літератури

1. І.І. Василенко, В.В. Широков, Ю.І. Василенко, Конструкційні та електротехнічні матеріали.- Львів: Магнолія 2006, 2008 – 242с.

2. Калашников С.Г. Электричество.- М.: Наука, 1964.- 666 с.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – СПб.: Лань, 2001. – 368 с.

4. Казарновский Д.М., Яманов С.А. Радиотехнические материалы. -М.: Высш.шк., 1972.- 335 с.

5. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. -Ленинград: Энергоиздат, 1985.- 304 с.

Лабораторна робота 4 Вивчення контактних явищ у металах. Визначення коефіцієнта Пельтьє

1 Мета роботи

Експериментальна перевірка явища поглинання та виділення теплоти на контакті двох металів при пропусканні електричного струму через контакти та визначення коефіцієнта Пельт’є.

2 Прилади та обладнання:

а) лабораторний стенд, що містить джерела живлення, калориметри, електровимірювальні прилади, досліджувані зразки металів. Стенд живиться від мережі змінного струму з напругою 220 В;

б) гальванометр.

3 Техніка безпеки

3.1 Лабораторний стенд живиться струмом з напругою в межах від 0,1 до 12 В, яка отримується завдяки знижувальному трансформатору, що вмикається в освітлювальну мережу напругою 220 В.

3.2 Перед вмиканням стенда уважно огляньте електричний шнур і штепсельну вилку. В разі виявлення найменших пошкоджень необхідно доповісти викладачу або лаборанту.

3.3 Самостійний ремонт обладнання категорично заборонено.

4 Методичні вказівки

Ефект Пельт’є є зворотним ефекту Зеєбека і полягає в наступному. Якщо пропускати струм через ланцюг, складений із різнорідних металевих провідників, то в одному спаї виділяється деяка кількість теплоти , у той час як інший спай охолоджується.

Нехай кожний із спаїв міститься в калориметрі. Тоді в одному з калориметрів за час виділиться кількість теплоти, що дорівнює сумі

, (1)

де – тепло Джоуля-Ленца; .

Рисунок 1

Тепло, що виділяється в іншому калориметрі, дорівнює різниці

. (2)

Досвід показує, що кількість теплоти Пельт’є пропорційна величині струму , що протікає, і дорівнює

. (3)

Коефіцієнт пропорційності має розмірність різниці потенціалів і називається коефіцієнтом Пельт’є.

Поглинання і виділення тепла обумовлюються наявністю і напрямком контактної різниці потенціалів. Тому, якщо змінити напрямок струму, то спаї а і б поміняються ролями.

Коефіцієнт Пельт’є залежить лише від природи матеріалів, що контактують, і не залежить від опору контактів. Для більшості пар металів має значення  В, у напівпровідників значно вище.

Відмітимо, що кількість теплоти, яка поглинається спаєм, збільшується із зростанням сили струму. Однак охолодження буде спостерігатися у тому випадку, якщо кількість теплоти Пельт’є перевищує тепло Джоуля -Ленца, тобто

або .

Для того щоб одержати максимальне охолодження спаю, кількість теплоти, яка поглинається , повинна бути максимальною. Сила струму, що відповідає максимальному охолодженню, визначається з умови

,

звідки

. (4)

У лабораторній роботі визначаються коефіцієнт Пельт’є і теплота Пельт’є, що виділяється у спаї за одиницю часу:

. (5)

Для вимірювання коефіцієнта Пельт’є скористаємося установкою, принципова схема якої зображена на рисунку 2.

Рисунок 2

Тут А і В - дроти з різних металів, розміщені в посудинах з рідиною. Пропускаючи через дроти струм I, величина якого регулюється реостатом R₁, можна битися того, щоб температура спаїв і була різною. Нехай у результаті ефекту Пельт’є лівий спай охолоджується, а правий – нагрівається. Різницю температур цих спаїв можна визначити за допомогою диференціальної температури Т і гальванометра Г. Зміна температури спаїв буде відбуватися до встановлення теплової рівноваги між спаєм і навколишнім середовищем. У результаті стрілка гальванометра установиться у визначеному положенні. У лівій посудині розміщена спіраль, за допомогою якої рідину можна нагрівати. При нагріванні лівої посудини різниця температур буде зменшуватися. Нехай нам удалося за допомогою реостата R₃ установити такий струм через нагрівач , що лівий і правий спаї матимуть однакові температури. При цьому стрілка гальванометра повернеться в початкове положення, тобто нульове положення.

Якщо такий режим є сталим, тобто не змінюється з часом, то це означає, що кількість теплоти, яка виділяється за одиницю часу правим спаєм, дорівнює кількості теплоти, що виділяється в лівому спаї:

,

де – теплота, яка виділяється у спіралі нагрівача.

З останнього співвідношення випливає, що

. (6)

Але , де – опір спіралі.

Співвідношення (6) дозволяє обчислити кількість теплоти Пельт’є, що виділяється в спаї за одиницю часу:

. (7)

Із співвідношень (5) і (6) випливає, що коефіцієнт Пельт’є дорівнює

. (8)