當鉛筆芯加上直流電壓的時候

卓晴發表於2020-12-12

 

01 鉛筆芯


鉛筆芯 主要的組成是由石墨、黏土按照一定比例混合而成。由於石墨是導體,所以鉛筆芯是可以導電的。由於石墨原子結構的排布,決定了它只能夠二維導電,由於石墨是被碾碎後黏土混合所以它的導電效能並不是太高。

出於好奇心,下面通過直流電源來測試一下,鉛筆芯通過直流電之後的情況。

下圖是使用 DH1766-2 對一個扁平鉛筆芯施加直流電壓,可以看到鉛筆芯發熱,進而冒煙了。經過一段時間之後,鉛筆芯內部的揮發物質蒸發之後,發煙停止了。

▲ 施加5V直流電直流電

▲ 施加5V直流電直流電

▲ 石墨

▲ 石墨

 

02 鉛筆芯的伏安特性


通過 DH1766-2 對筆芯施加由小到大增加電壓,可以獲得對應的伏安特性。如下圖所示:

▲ 鉛筆芯的伏-安特性

▲ 鉛筆芯的伏-安特性

從上圖可以看到,隨著電壓增加,鉛筆芯的電流曲線出現網上翹的變化。這是由於鉛筆芯隨著電壓增加它的溫度上升,引起鉛筆芯的電阻下降,所以鉛筆芯的電流增加較快。

特別是當電壓增加到了3V之後,隨著 DH1766-2最大輸出5A的限流,電流被限制在5A。由於鉛筆芯溫度增加,對應的電阻下降,由於限流所以引起鉛筆芯兩端的電壓下降了。

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
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# TEST3.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-12-07
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# Note:
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from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *

vdim = linspace(0, 5, 50)

vout = []
cout = []

for v in vdim:
    dh1766setvolt(v, 0, 0)
    time.sleep(1)
    c = dh1766call()
    v = dh1766vall()

    vout.append(v[0])
    cout.append(c[0])

    printff(c,v)

dh1766setvolt(0,0,0)
tspsave('vadata', vout=vout, cout=cout)

plt.plot(vout, cout)
plt.xlabel("Voltage(V)")
plt.ylabel("Current(A)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST3.PY
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※ 結論


通過施加直流電壓,可以觀察到鉛筆芯的導電情況。這說明鉛筆芯具有比較強的導電能力。

給定的鉛筆芯使用鱷魚嘴夾夾持下,兩端的電阻在1Ω左右。

通過測量鉛筆芯伏安特性測量,可以看到鉛筆芯的電阻是隨著溫度增加而下降。

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