不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù).ppt

不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù) 的測定,沙 貝,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測定,【實驗?zāi)康摹?【實驗儀器】 【實驗原理】 【實驗步驟及內(nèi)容】 【數(shù)據(jù)處理】 【注意事項】 【思考題】,【實驗?zāi)康摹?1、掌握不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法穩(wěn)態(tài)平衡法。 2、測定不良導(dǎo)體（橡皮板）的導(dǎo)熱系數(shù)。 3、學(xué)習(xí)用熱電偶進(jìn)行溫度測量。 重點難點： 1穩(wěn)態(tài)法的理解； 2導(dǎo)熱系數(shù)測定儀的正確使用。,【實驗儀器】,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測定儀 溫度計（0100，精確到0.1） 銅-康銅熱電偶 天平、砝碼 秒表,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測定儀,數(shù)字電壓表,銅-康銅熱電偶,【實驗原理】,根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個垂直與熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為L、溫度分別為T1、T2的平行平面(設(shè)T1T2)，若平面面積均為S，在t時間內(nèi)通過面積S的熱量Q滿足下述表達(dá)式： （1） 式中 為熱流量， 即為該物的熱導(dǎo)率（又稱作導(dǎo)熱系數(shù)）， 在數(shù)值上等于相距單位長度的兩平面的溫度相差1個單位時，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，其單位是 。,知道單位時間內(nèi)通過待測樣品B任一圓截面的熱流 （2） T1、T2 為B盤上、下表面的溫度，RB為樣品的半徑，h3為樣品的厚度，當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，T1和T2的值不變，于是通過B盤上表面的熱流量與由銅盤P向周圍環(huán)境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T2時的散熱速率來求出熱流量 。,實驗中，在讀得穩(wěn)定時的T1和T2后，即可將B盤移去，而使盤A的底面與銅盤P直接接觸。當(dāng)盤P的溫度上升到高于穩(wěn)定時的T值若干攝氏度后，再將圓盤A移開，讓銅盤P自然冷卻。觀察其溫度T隨時間t變化情況，然后由此求出銅盤在T2的冷卻速率 （m為紫銅盤P的質(zhì)量， C為銅材的比熱容），就是紫銅盤P在溫度為T2時的散熱速率。,但要注意，這樣求出 是紫銅盤的全部表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為 （其中RP與hP分別為紫銅盤的半徑與厚度）。然而，在觀察測試樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時，P盤的上表面（面積為 ）是被樣品覆蓋著的?？紤]到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，則穩(wěn)態(tài)時銅盤散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正： （3） 將式（3）代入式（2），得： （4）,【實驗步驟及內(nèi)容】,在測量導(dǎo)熱系數(shù)前應(yīng)先對散熱盤P和等測樣品的直徑、厚度進(jìn)行測量。 1用游標(biāo)卡尺測量待測樣品直徑和厚度，各測5次。 2用游標(biāo)卡尺測量散熱盤P的直徑和厚度，測5次，按平均值計算P盤的質(zhì)量。也可直接用天平稱出P盤的質(zhì)量。,一、不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量 1實驗時，先將待測樣品（例如硅橡膠圓片）放在散熱盤P上面，然后發(fā)熱盤A放在樣品盤B上方，并用固定螺母固定在機架上，再調(diào)節(jié)三個螺旋頭，使樣品盤的上下兩個表面與發(fā)熱盤和散熱盤緊密接觸。 2在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端（黑色）插入杜瓦瓶中。將熱電偶的熱端（紅色）分別插入加熱盤A和散熱盤P側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱盤A和散熱盤P的熱電偶接線連接到儀器面板的傳感器I、II上。,3接通電源，將加熱選擇開關(guān)由“斷”打向“高”檔，當(dāng)打向“高”檔時，加溫速度最快。當(dāng)傳感器I的溫度讀數(shù)VT1為4.2mV，可將開關(guān)打向 “低”檔，降低加熱電壓。 4待傳感器I、II的讀數(shù)不再上升（約需40分鐘）時，說明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄VT1和VT2的值。 5測量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率（ ）。移開銅盤A，取下橡膠盤，并使銅盤A的底面與銅盤P直接接觸，當(dāng)P盤的溫度上升到高于穩(wěn)定態(tài)的VT2值若干度（0.2mV左右）后，再將銅盤A移開，讓銅盤P自然冷卻，每隔30秒（或自定）記錄此時的T2值。根據(jù)測量值計算出散熱速度 。,二、金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測量 1將圓柱體金屬鋁棒（廠家提供）置于發(fā)熱圓盤與散熱圓盤之間。 2當(dāng)發(fā)熱盤與散熱盤達(dá)到穩(wěn)定的溫度分布后，T1、T2值為金屬樣品上下兩個面的溫度此時散熱盤P的溫度為T3。因此測量P盤的冷卻速度為： 由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為 測T3值時可在T1、T2達(dá)到穩(wěn)定時，將插在發(fā)熱圓盤與散熱圓盤中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中進(jìn)行測量。,【數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理 】,實驗數(shù)據(jù)記錄（銅的比熱c=0.09097calg-1C-1，比重8.9g/cm3） 散熱盤P：質(zhì)量m= （g） 半徑 Rp= (cm) 橡膠盤：半徑Rb= (cm),穩(wěn)態(tài)時T1、T2的值（轉(zhuǎn)換見附錄1的分度表）T1= T2= 散熱速率,【注意事項 】,(1)使用前將加熱銅板A與散熱銅板B擦干凈，樣品兩端面擦干凈后，可涂上少量硅油，以保證接觸良好。 (2)實驗過程中，如需觸及電熱板，應(yīng)先關(guān)閉電源，以免燙傷。 (3)實驗結(jié)束后，應(yīng)切斷電源，妥為放置測量樣品，不要使樣品兩端面劃傷而影響實驗的正確性。,【思考題】,(1)散