Электричество и магнетизм. Часть 2. Миловидова А.С - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

8
Составим замкнутую цепь из двух разнородных металлических
проводников 1 и 2. Температуры
контактов (спаев) a и b будем
поддерживать
различными: Т
a
>T
b
(рис.5). Тогда ,
согласно формуле (3), контактная
разность потенциалов в горячем спае
больше, чем в холодном ΔU
a
>ΔU
b
.
В результате между спаями a и
b возникает разность потенциалов
ε
(
)
(
)
,
2121
ba
ba
UU
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
−
−
−
=
∆
−
∆
=
называемая термоэлектродвижущей силой, а в замкнутой цепи пойдет ток
силой J. Пользуясь формулой (3), получаем
ε
=
+
Α−Α
−−
+
Α−Α
−=
2
121
2
121
lnln
n
n
e
kT
en
n
e
kT
e
ba
,ln)(
2
1
n
e
k
TT
ba
−=
или ε
(
)
,
∆Τ
=
−
=
cTTc
b
a
(4)
где коэффициент
2
1
ln
n
n
e
k
c=
называется постоянной термопары .
Термопара - замкнутая цепь , состоящая из двух разнородных
проводников, в которой создается ток за счет различия температуры
контактов.
Формула (4) показывает, что термоэлектродвижущая сила (ТЭДС)
термопары пропорциональна разности температур спаев (контактов).
Постоянная термопары с численно равна термоэлектродвижущей
силе, возникающей при разности температур спаев в 1 градус. Наиболее
распространенные термопары : медь - константан, железо-константан,
железо-никель, платина- платинородий и др .
имеют среднюю величину с порядка (5-100)
мкВ /К.
Зависимость ТЭДС от разности
температур спаев позволяет использовать
термопары в качестве термоэлектрических
термометров. С этой целью составляется цепь ,
изображенная на рис.6. Спай b термопары ,
составленной из проводников 1 и 2 (на рис.6
они показаны разной толщины ),
поддерживается при постоянной известной
φ
1
φ
1
φ
2
φ
2
a b
b
1
2
T
b,
Δ U
b
T
a,
Δ U
a
Рис.5
Г
2
a T
a
b T
b
Рис.6 
                                           8
       Составим замк нутую цепь из двух разнородны х метал л ических
                                  проводник ов 1 и 2. Т емпературы
                1                 к онтак тов (спаев) a и b будем
           φ1        φ            поддерживать
              a     b 1
Ta, Δ Ua                 Tb, Δ Ub разл ичны ми: Тa>Tb (рис.5). Т огда,
           φ2 b      φ2           согл асно ф ормул е (3), к онтак тная
                                  разность потенциал ов в горячем спае
                2                 бол ьш е, чем вхол одном ΔUa>ΔUb.
              Рис.5                      В резул ьтате между спаями a и
                                  b возник аетразность потенциал ов

            ε = ∆U a − ∆U b = (ϕ1 − ϕ 2 )a − (ϕ1 − ϕ 2 )b ,
назы ваемая термоэл ек тродвижущ ей сил ой, а в замк нутой цепи пойдет ток
сил ой J. П ол ьзуясь ф ормул ой (3), пол учаем

  ε=  − Α − Α
            1       2
                        +
                            kTa n1   Α1 − Α 2 kTb n1 
                               ln  −  −    +
                                                                       k n
                                                   ln  = = (Ta − Tb ) ln 1 ,
               e            e   n2       e    e   n2               e n2


ил и                    ε= c(Ta − Tb ) = c∆Τ,                               (4)
гдек оэф ф ициент
                                        k n1
                                      c= ln
                                        e n
                                            2
назы вается постоянной термопары .
       Т ермопара - замк нутая цепь, состоящ ая из двух разнородны х
проводник ов, в к оторой создается ток за счет разл ичия температуры
к онтак тов.
        Ф ормул а (4) пок азы вает, что термоэл ек тродвижущ ая сил а (Т Э Д С)
термопары пропорционал ьнаразности температур спаев(к онтак тов).
        П остоянная термопары с численно равна термоэл ек тродвижущ ей
сил е, возник аю щ ей при разности температур спаев в 1 градус. Н аибол ее
распространенны е термопары : медь-к онстантан, жел езо-к онстантан,
                               жел езо-ник ел ь, пл атина-пл атинородий и др.
            1                  имею т средню ю вел ичину с порядк а (5-100)
                               мк В /К .
                                      Зависимость      Т Э Д С от разности
                          Г температур спаев позвол яет испол ьзовать
            2                  термопары в к ачестве термоэл ек трических
                               термометров. С этой цел ью составл яется цепь,
                               изображенная на рис.6. Спай b термопары ,
     a Ta       b Tb           составл енной из проводник ов 1 и 2 (на рис.6
                               они       пок азаны       разной     тол щ ины ),
          Рис.6                поддерживается при постоянной известной

Страницы