Методы измерения электрических свойств

Методы измерения электрических свойств.

1.  мостовой метод: а) простого моста и б) двойного моста.

2.  метод вольтмера – амперметра

3.  компенсионно-потенциометрический

Метод двойного моста. Измеряемое сопротивление X и эталон сопротивления N включаются последовательно друг с другом и источником тока Р. Параллельно линии ХN включается цепь из переменных сопротивлений r₁ и r₂ и между ними в точке В подключается одна клемма нулевого гальванометра G. Вторая клемма гальванометра присоединяется между второй парой сопротивлений r_r и r₂ (в точке D). Эти сопротивления образуют третью параллельную ветвь, один конец которой С присоединяется к X, а другой Е – к сопротивлению N. Измерение сопротивления образца X сводится к тому, что переменные сопротивления r_r и r₂ подбираются такой величины, при которой гальванометр становится на 0, т.е. потенциалы в точке В и D равны. При этом электрического тока между точками В и D не будет, и по всей линии АВF пойдет один и тот же ток i₁; соответственно по линии СDЕ пойдет ток i₂.

Точность метода двойного моста 0,2 – 0,3%.

Метод вольтметр – амперметра. Образец X присоединяется в точках С и D к источнику постоянного тока Е; последовательно с ним включается амперметр А и регулировочное сопротивление R. Параллельно образцу X в его точках F и B подключается вольтметр с внутренним сопротивлением G, измеряющий разность потенциалов V_F – V_B.

, где I – показание амперметра А в амперах.

Этим методом можно воспользоваться для измерения быстро изменяющегося электросопротивления, например, в процессе отпуска стали, изотермического распада аустенита и т.п.

Измерение электросопротивления является удобным методом исследования атомной и магнитной структуры металлов и сплавов, полиморфных превращений, старения, упорядочения, магнитных превращений. Используя закон Видемана – Франца, можно на основании относительно простых измерений электросопротивления приблизительно определить техническую теплопроводность металлов, тогда как прямое определение теплопроводности является сложным экспериментом. Измерение электросопротивления является удобным способом контроля структурного состояния образца, например, при исследовании поведения точечных дефектов в деформированных, закаленных или облученных материалах.

Определение линии ограниченной растворимости Mg₂Sn в системе Cu – Mg – Sn с помощью измерения электропроводности. Для каждого сплава заданного состава проводимость тем выше, чем выше температура закалки. Это является следствием повышения растворимости соединения Mg₂Sn в меди при нагреве. Выше точки пересечения какой-либо штриховой линии со сплошной находятся твердые растворы, образующиеся при закалке сплавов различной концентрации с указанной температуры. Штриховая наклонная линия, более пологая, чем сплошная, соответствует гетерогенной смеси раствора на основе меди с Мg₂Sn. Например, на образцах, закаленных с 400, предельная растворимость Мg₂Sn составляет 1,3%. До этой концентрации образуются твердые растворы и проводимость уменьшается резко (сплошная кривая), затем проводимость меняется по пологой штриховой линии, что соответствует увеличению в сплаве количества фазы Мg₂Sn в смеси с твердым раствором, содержащим 1,3% Мg₂Sn. Для 470 предельная растворимость соответствует 1,5%, для 525 – 1,8%, для 600 –2,85% Мg₂Sn и т.д.

Значения электросопротивления при одних и тех же содержаниях углерода для закаленной стали значительно выше, чем для отожженной. Чем выше содержание углерода, чем значительнее разница удельных сопротивлений отожженной и закаленной стали. После отжига сталь представляет собой смесь α-Fe + Fe₃C, в то время как после закалки она в основном является твердым раствором углерода в α-Fe, сопротивление которого, как описано выше, всегда больше, чем у гетерогенной смеси.

Электросопротивление тем больше, чем выше содержание углерода в стали, т.е. чем больше углерода перешло при закалке в твердый раствор.

При отпуске закаленной стали ее электрическое сопротивление уменьшается в связи с переходом твердого раствора в гетерогенную смесь.

Измерением электрического сопротивления аустенитной стали и сплава типа нихром было обнаружено, что оно увеличивается в результате распада твердого раствора, сопровождающегося выделением карбидов.

Изучение старения ферритных Fe – Мо сплавов показывает, что удельное электросопротивление падает при температуре отпуска 650, это указывает на выпадение из гомогенного раствора Fe₇Mo₆. Далее от 650 до 750 электросопротивление возрастает, что свидетельствует о том, что при повышении температуры отпуска количество выделившегося Fe₇Mo₆ уменьшается, а твердых раствор обогащается молибденом.

Иначе изменяется электросопротивление в результате старения алюминиймедных сплавов при низких температурах. В отличие от высокотемпературного старения при 225, приводящего к падению сопротивления, старение при 20 приводит к его повышению. Это связано с образованием на ранних стадиях старения зон Гинье – Престона, обладающих повышенной рассеивающей способностью по отношению к электронам проводимости, вследствие чего и растет электросопротивление.