Цель: Установление зависимости сопротивления проводников и полупроводников от температуры.
Оборудование: проволочное сопротивление в пробирке, полупроводниковое термосопротивление, плитка, термометр, сосуд с водой, реостат, магазин сопротивлений, источник тока.
1.Теоретическое введение
Как известно, металлы обладают электронной проводимостью, т.е. носителями электричества в них являются свободные электроны. Свободные электроны участвуют в тепловом хаотическом движении. Если к участку проводника приложить разность потенциалов, то на хаотическое движение электронов будет накладываться упорядоченное движение. Электроны взаимодействуют с ионами металла, совершающими тепловое колебательное движение в узлах кристаллической решетки, этим обусловлено наличие сопротивления. С увеличением температуры проводника тепловое движение ионов становится более интенсивным, поэтому сопротивление возрастает.
Для температур, значительно меньших температур плавления, зависимость сопротивления металла от температуры можно выразить соотношением:
Rt = R0 (1 + a t), (1)
где R0 - сопротивление проводника при 00 С,
t - температура проводника в 0С,
Rt - сопротивление проводника при температуре t
a - температурный коэффициент сопротивления металла.
Температурный коэффициент сопротивления 
характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 10 С.
Носителями электричества в электролитах являются положительные и отрицательные ионы, возникающие при диссоциации молекул растворенного вещества. Электропроводимость электролитов выражается формулой:
d = n×q× a ×(U+ + U-), (2)
где n - число молекул растворенного вещества в 1 см3 электролита,
a - степень диссоциации,
q - заряд иона,
U+ и U- - подвижности положительного и отрицательного ионов (скорость при напряженности поля, равной единице).
Степень диссоциации 
где n0 - число диссоциировавших молекул в 1 см3. С увеличением температуры растет степень диссоциации и подвижности, следовательно, электропроводность электролитов увеличивается, а сопротивление уменьшается.
Зависимость сопротивления полупроводников от температуры описывается уравнением:
, (3)
где А - константа,
k - постоянная Больцмана,
D Е - энергия активации, т.е. энергия, которую нужно затратить, чтобы перевести электроны из связанного состояния в свободное.
Уменьшение сопротивления полупроводников с увеличением температуры можно объяснить увеличением количества носителей тока, т.е. концентрации свободных электронов.
2. Описание лабораторной установки и метода измерения
Для определения сопротивления в работе используется мостовая схема (рис.1а). Так как в лабораторной работе изучается температурная зависимость сопротивления проводника и полупроводника, то схема мостика содержит не одно неизвестное сопротивление Rx, а сразу два Rx1 и Rx2 (рис.1б).
Rx1, Rx2 - измеряемые сопротивления (помещены в колбу рис.2а)
R - магазин сопротивлений (известное сопротивление рис. 2в),
АВ - реохорд (в качестве реохорда используется реостат со шкалой рис. 2г),
Г - гальванометр (рис. 2б),
e - источник постоянного тока ЛИП90 (рис. 2 д),
К - ключ (рис. 2е).
Согласно принципу мостиковой схемы (см. лаб. раб. №3) для измерения неизвестного сопротивления необходимо:
- установить движок реостата на середину (ℓ1 = ℓ2, или АД = ДВ);
- подобрать на магазине сопротивлений такое R при, котором стрелка гальванометра стояла на "0" (на участке СД ток при этом будет равен нулю);
- тогда согласно формуле для расчета неизвестного сопротивления для мостиковой схемы (
), Rx = R.
3. Порядок выполнения работы
1. Собрать цепь по схеме рис.1б.
2. Используя ключ К включите сопротивление Rx1.
3. Установите ползунок реостата по центру (ℓ1 = ℓ2, или АД = ДВ).
4. Измерить неизвестное сопротивление Rx1, как указано в п.2.
5. Переключить ключ К на второе сопротивление Rx2, и измерить его значение.
6. Измерить комнатную температуру
7. Измеряемые сопротивления опустить в сосуд с водой и нагреть на 100С, выключить плитку и вновь измерить сопротивления Rx1, Rx2.
8. Продолжать нагревание, делая аналогичные измерения через 100С до 900С.
9. Все полученные данные занести в таблицу
4. Обработка результатов измерения
1. Вычертить график зависимости сопротивления от температуры (Rх = f(t)), откладывая по оси У - сопротивление Rх, по оси Х - температуру.
2. Установить, воспользовавшись графиками Rх = f(t) какое из сопротивлений Rx1 или Rx2, является проводником, а какое полупроводником.
Таблица
| № | t,0С | Rx1, Ом | Rx2, Ом |
ВОПРОСЫ:
1. Что такое сопротивление и проводимость?
2. Как и почему зависит сопротивление металлов от температуры? Температурный коэффициент.
3. Электролитическая диссоциация. Ток в электролитах. От чего зависит проводимость электролита?
4. Как и почему зависит сопротивление электролита от температуры?
5. Зонная теория проводимости полупроводников.
6. Как и почему меняется сопротивление полупроводников при нагревании?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
