TÍNH CHẤT điện TRONG vật LIỆU

Ñieän trôû suaát cuûa kim loaïi gaàn nhö khoâng ñoåi laø o Do trong kim loaïi coù caáu truùc vuøng ñieän töû o Coù saún caùc möùc naêng löôïng troáng naèm saùt keà ngay möùc bò chieám (naêng löôïng Fermi) cao nhaát taïi Ef. Do vaäy chæ caàn 1 naêng löôïng nhoû ñeå ñöa caùc ñieän töû leân traïng thaùi daãn ñieän o Taát caû caùc ñieän töû hoaù trò ñeàu coù theâ chuyeån ñoäng töï do döôùi taùc ñoäng nhoû cuûa ñieän tröôøng

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BÁO CÁO MÔN HỌC THÍ NGHIỆM CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU

TÍNH CHẤT ĐIỆN

GVHD: LÊ LÂM

DANH SÁCH SINH VIÊN NHÓM 5 NGƯỜI THỰC HIỆN BÁO CÁO:

1 NGUYỄN THANH VŨ V1004084

2 LÊ QUANG SƠN V1002755

3 HỒ BÁ TIẾN CÔNG V1000334

4 PHẠM MINH TÂM V1002865

TP HCM, 08 THÁNG 11 NĂM 2012

2

Nội dung Trang

A Kết Quả Thí Nghiệm 3

1 Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở suất khối theo điện thế 3

2 Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở suất mặt theo điện thế 5

3 Xác định quan hệ giữa điện trở của mẩu điện trở của điện môi theo

thời gian tác dụng – R=f(t) 6

4 Xây dựng đường đặc tuyến Von-Ampe của vật liệu 8

B Trả Lời Câu Hỏi 9

3

A KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

5 Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở suất khối theo điện thế:

s v s

v

R R U I I

I     

 Điện trở Rv của phần điện môi nằm giữa hai điện cực đo lường và cao áp với

các kích thước đã cho có dạng như sau 4 2

tb v v

d

h R





 Phần điện môi có bề dày (h=1.2mm) nằm giữa hai điện cực có kích thước trung

d d

2

56 50 2

2



4

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Điện Trở Suất Khối Theo Điện Thế

Y_Values

ρv(MΩ.m)

U(V)

Nhận xét:

Theo lý thuyết đồ thị của điện trở khối theo điện thế là đường tuyến tính

Dựa vào đồ thị ta thấy kết quả thí nghiệm tương đối chính xác với hệ số hồi quy là R=

0.999

5

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Đo điện trở mặt của mẫu vật liệu

Y_Values

Rs(MΩ)

U(V)

6 Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở suất mặt theo điện thế

Điện trở mặt của lớp điện giữa cực cao áp và đo lường:

1 2 2

/ 2

2 / 1

2 / 2

2 / 1

ln 2

d r

dr dRs

d

d s d







ρs(MΩ.m

)

250.04 1225.27 4901.08 9896.42 14747.61 19848.28 24560.86

Vẽ đồ thị

Nhận xét:

Theo lý thuyết đồ thị của điện trở khối theo điện thế là đường tuyến tính

6

Dựa vào đồ thị ta thấy kết quả thí nghiệm tương đối chính xác với hệ số hồi quy là R=

0.998

7

thời gian tác dụng – R=f(t):

Vẽ đồ thị:

T(s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

V

4.66 4.66 4.65 4.67 4.64 4.63 4.62 4.60 4.52 4.49 4.55 4.51 4.46 4.38 4.42 4.42 4.40 4.43 4.42 4.42

V

86.2 88.5 88.9 89.3 88.2 87.5 86.9 87.1 86.9 86.5 85.8 86.0 87.0 85.9 85.8 85.4 85.3 85.4 85.3 85.5

1000 R

V

430 427 427 428 421 424 427 437 420 420 423 421 422 419 414 418 418 421 422 422

4.35

4.4

4.45

4.5

4.55

4.6

4.65

4.7

quan hệ giữa điện trở của mẫu điện trở của

mẫu điện môi theo thời gian

Y_Values

85

85.5

86

86.5

87

87.5

88

88.5

89

89.5

quan hệ giữa điện trở của mẫu điện trở của

mẫu điện môi theo thời gian

Y_Values U(V)

U(V)

8

410

415

420

425

430

435

440

quan hệ giữa điện trở của mẫu điện trở của

mẫu điện moâi theo thời gian

Y_Values

9

Vẽ đồ thị

Nhận xét đồ thị:

2.27

2.28

2.29

2.3

2.31

2.32

2.33

2.34

2.35

2.36

2.37

đặc tuyến Von-Ampe của vật liệu

Y_Values

10

o Nhìn vào đồ thị ta thấy có sự sai lệch so với đường lý thuyết( Đường đặc

tính Vôn – Ampe là đường tuyến tính)

o Nguyên nhân dẫn đến sai lệch:

 Trong quá trình thí nghiệm ta làm nóng mẩu, vì vậy sẽ làm mất 1 phần năng lượng của mẫu

 Do điều kiện làm thí nghiệm khác hẳn với điều kiện chuẩn làm thí nghiệm dặc tuyến Vôn – Ampe

 Do ảnh hưởng của nhiệt độ và các yếu tố bên ngoài

 Ngoài ra còn có sai số của dụng cụ đo, và sai số trong các thao tác thí nghiệm

o Dòng điện khối có cường độ rất lớn so với dòng điện mặt vì vậy ta có thể kết

luận rằng dòng điện dẩn chủ yếu trong chất rắn là dòng điện khối Từ đó ta có

thể áp dụng tính chất này để có thể chế tạo các thiết bị điện ly theo đúng mục

đích sử dụng

B TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu2: Tại sao điện trở của các vật liệu điện môi lại phụ thuộc vào thời gian đo?

Tại sao điện trở suất của kim loại gần như không đổi?

- Điện trở của các vật liệu điện môi phụ thuộc vào thời gian đo là:

o Các cấu trúc của vật liệu cách điện ở nhiệt độ phòng là cấu trúc thẳng, cấu trúc cùng năng lượng

o Các trạng thái trong vùng hoá trị đề bị điện tử chiếm hết

o Khe năng lượng tương đối rộng (thường >2eV)

11

- Ở nhiệt độ bình thường thì có rất ít điện tử tự do

- Và khi ta đặt vào điện môi một điện trường thì các điện tử tự do sẽ được

cung cấp năng lượng và sẽ chuyển đông thành dòng theo hướng ngược lại

Chính điều này sẽ gây ra các hiện tượng như: tán xạ, dao động nhiệt của

các nguyên tử làm tăng nhiệt độ của điện môi

- Thời gian dao động nhiệt của nguyên tử càng lâu thì sẽ làm cho nhiệt độ

của điện môi càng tăng sẽ làm tăng độ dẩn điện của vật liệu điện môi

- Điện trở suất của kim loại gần như không đổi là

o Do trong kim loại có cấu trúc vùng điện tử

o Có sẳn các mức năng lượng trống nằm sát kề ngay mức bị chiếm (năng lượng Fermi) cao nhất tại Ef Do vậy chỉ cần 1 năng lượng nhỏ để đưa các điện tử lên trạng thái dẫn điện

o Tất cả các điện tử hoá trị đều có thê chuyển động tự do dưới tác động nhỏ của điện trường

Câu 3: Những chú ý khi đặt mẫu vào điện cực khi đo để đảm bảo độ chính xác

của phép đo?

12

- Cần đảm bảo tiếp xúc tốt giữa điện cực và điện môi Đặt vào đúng vị trí đảm bảo

sự đồng tâm của các điện cực

- Không được để các điện cực chạm vào nhau vì khi đó có thể xảy làm hỏng đồng

hồ đo và các linh kiện trong máy đo

- Tuỳ thuộc vào điện môi mà ta có thời gian đo khác nhau Thông thường là 20s

Nếu giá trị chưa ổn định thì phải đặt thời gian lớn hơn

- Trong quá trình đo không được chạm vào các điện cực (diện áp có thể lên tới

1500V) nên rất nguy hiểm

Câu 4: Tại sao trong công thức tính điện trở suất khối ta phải dùng

mà không dùng d 1 ?

d1: Đường kính trong hình vành khuyên

d2: Đường kính ngoài hình vành khuyên

o Một phần dòng điện di chuyển từ điện cực dương 4 về điện cực nối masse

o Một phần dòng điện từ điện cực dương 4 về điện cực âm 2, tạo nên một phần

dòng điện Iv và được ghi nhận bằng Ampe kế

o Vì lý do đó nên trong vùng vành khuyên d2 – d1 có 1 phần điện tử tạo nên một

phần dòng Iv nên ta phải xét đến vùng này Tuy nhiên chỉ là 1 phần, nên để

13

mà không dùng d1