[물리 실험]금속(Cu)의 온도에 따른 비저항

소개글

고급 물리학 실험 중 금속의 비저항과 관련된 실험입니다.

목차

1. 이 론
2. 실험 결과
3. 분석
- 온도에 따른 비저항
- 오차 원인
- 온도에 따른 저항

본문내용

1. 이 론
(1) 비저항
- 고유저항 또는 저항률이라고도 하며, 기호는 일반적으로 ρ로 나타낸다. 단면적 S,
길이 l인 저항 R은 R=(l/S)ρ

1) 온도에 따른 비저항
=> σ = σexp(-) ( σ = 전기전도도= 1/ρ)
=> => ρ=ρexp(-)

2) 도체에서의 비저항
- 일반적으로 도체는 온도가 증가하면 비저항이 증가하는 패턴을 보인다.
- 그 이유는 온도가 증가될수록 도체내의 자유전자에너지가 증가하여
충돌 빈도가 증가하게 되여 이것이 자유전자의 흐름에 방해가 되는
저항으로 작용하게 된다.
- 이때 다음과 같은 공식을 따르게 된다.
=> α = r/R = αR/R(1+αT) = α/(1+αT)
=>
( α = 0℃ 일때의 온도 계수, α = t℃ 일때의 온도 계수, R = 0℃ 일때의 도체 저항, R = t℃ 일때의 도체 저항, r = 1℃ 에대한 저항 변화값, T = 도체의 온도 )

1. 비저항은 온도 변화에 따라 어떠한 성향을 보이는가?
- 위의 결과 그래프를 보면 비저항은 300 K -> 60 K에 이르는 동안은 일정한 기울기
를 가지고 감소하는 것을 볼 수 있다. => ρ ∝ ( at 300 K -> 60 K)
- 하지만 60K->10K에 이르는 동안은 기울기가 조금씩 완만해 지다가 약 4 × 10Ωm
정도의 값으로 수렴하는 것을 볼 수 있다. => = constant > 0 ( at T < 60 K)
=> 이것은 이론적인 도체의 비저항-온도 그래프와 같다.

2. 이론적인 비저항 값과 실험으로 구한 비저항의 값은 얼마나 차이가 나는가?
- 20℃에서 온도계수 이므로 이것으로부터
α(at T=20℃) = α/(1+αT) 공식을 이용하여 α를 구하면 => α = α/(1-αT)
- 또한 ρ (at T=293K) = 1.69 × 10 과 식을 이용하여
ρ 를 구하여 이로부터 이론적인 비저항 그래프를 그리면 다음과 같다.
- 위의 그래프를 보면 300K -> 110K에 이르는 동안은 이론값과 실험값이 잘 맞

참고 자료

없음