Описание установки. Исследование криопроводимости – это очень важная тема раздела «Проводники»

Исследование криопроводимости – это очень важная тема раздела «Проводники». Однако создать исследовательскую установку в условиях вуза нереально, поэтому и было решено проводить исследование на ЭВМ, а в основу положить зависимости, взятые из справочников [4, 9].

В лабораторной работе исследуются криопроводимость меди и алюминия марок М995 и А995. В криогенной установке (рис. 3.2) последовательно охлаждаются катушки из чистых меди (I этап) и алюминия (II этап) с температуры 293 К до 10 К и строятся зависимости R = f(Т) (рис. 3.3).

Рис. 3.2. Изображение на экране монитора испытательной установки

для охлаждения катушки из чистого металла

Рис. 3.3. Зависимость R = f(Т) на экране монитора

Изображение катушки из исследуемого проводника на экране монитора приведено рисунке 3.4

Рис. 3.4. Параметры катушки из меди

Затем зависимости R = f(T) перестраиваются в логарифмических осях (рис. 3.5), что позволяет растянуть на графике область криогенных температур.

Рис. 3.5. Зависимость lgR = f(lg(Т)) на экране монитора

По зависимости R = f(T) необходимо вычислить значения температурных коэффициентов сопротивления:

TK_R = » ,

где TK_R – температурный коэффициент сопротивления, 1/ ; R₂ – сопротивление катушки при температуре T₂; R₁ – сопротивление катушки при температуре T₁(T₂ > T₁).

По расчетным данным строится зависимость TK_R = f(Т) (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Зависимость TK_R = f(Т)

Удельное сопротивление чистого металла можно определяется по формуле

r = ,

где – длина образца при начальной температуре Т_о= 293 К (t_o = 20 °C), м;
Sо – площадь сечения образца при начальной температуре Т_о, м², r – удельное сопротивление в Ом×м.

У чистых металлов TK_r >> , поэтому принимают TK_r» TK_R и при вычислении удельного сопротивления можно не учитывать изменение линейных размеров проводника.

По расчетным данным строятся зависимости r = f(Т) для меди и алюминия.

Наилучшим криопроводником является алюминий, это наглядно видно при изображении зависимостей lg(r) = f(lg(T)) для меди и алюминия на одном графике (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Зависимости lg(r) = f(lg(T)) для меди и алюминия