Электричество и магнетизм. Часть 1. Миловидова С.Д - 47 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

47
где коэффициент
2
1
ln
n
n
e
k
=
α
является постоянной величиной для данной пары металлов (если
пренебречь зависимостью концентраций n
1
и n
2
электронов от
температуры ).
Такую замкнутую цепь , состоящую из двух разнородных
проводников, которая создает ток за счет различия температуры контактов,
называют термоэлементом или термопарой. Формула (4) показывает , что
термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) термопары пропорциональна
разности температур спаев (контактов). Из этой формулы также легко
видеть, что постоянная термопары α равна термоэлектродвижущей силе,
возникающей при разности
температур спаев в 1 градус
(удельная ТЭДС). Наиболее
употребительные термопары
медь-константан, железо-
константан, железо -никель ,
платина-платинородий и др.
имеют среднюю величину α
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 температуре T
b
( например, при температуре тающего льда или комнатной температуре ).
Спай a помещается в среду, температура T
a
которой подлежит измерению .
Зная коэффициент α данной термопары и измеряя гальванометром Г
термоэлектродвижущую силу
ε
, рассчитывают температуру T
a
.
Обычно шкалу гальванометра градуируют непосредственно в
градусах. Термоэлектрический термометр обладает существенными
преимуществами перед ртутным. Он очень чувствителен , имеет малую
температурную инерцию , применим в широком диапазоне температур,
позволяет измерять температуру малых объемов среды (практически –
точек среды). Кроме того, он допускает дистанционные измерения, т.е.
определение температуры объекта, расположенного на большом
расстоянии от места измерения или недоступного для непосредственного
измерения.
Г
1
2
a T
a
b T
b
Рис.6 
                                              47




                                               k n1
 гд е коэф ф ициен т                    α=      ln
                                               e n2
являет ся постоян н ой величин ой д ля д а н н ой па ры м ет а ллов (если
прен еб речь за висим ост ь ю           кон цен тра ций n1 и n2 элект рон ов от
т ем пера т у ры).
        Т а ку ю    за м кн у т у ю   цепь , сост оящ у ю       из д ву х ра зн ород н ых
провод н иков, котора я созд а ет т ок за счет ра зличия т ем пера ту ры кон т а кт ов,
н а зыва ю т т ерм оэлем ен том или т ерм опа рой. Ф орм у ла (4) пока зыва ет , что
т ерм оэлект род виж у щ а я сила (Т ЭД С ) т ерм опа ры пропорцион а ль н а
ра зн ости т ем пера т у р спа ев (кон т а ктов). Из этой ф орм у лы т а кж е легко
вид ет ь , чт о постоян н а я т ерм опа ры α ра вн а т ерм оэлект род виж у щ ей силе,
                                                      возн ика ю щ ей при ра зн ост и
                         1                            т ем пера т у р спа ев в 1 гра д у с
                                               Г      (у д ель н а я Т ЭД С ). Н а иб олее
                                                      у пот реб ит ель н ые       т ерм опа ры
                         2                            м ед ь -кон ст а н та н ,       ж елезо-
                                                      кон ст а н т а н ,      ж елезо-н икель ,
                                                      пла т ин а -пла т ин ород ий и д р.
                                                      им ею т сред н ю ю величин у α
              a Ta                 b Tb               поряд ка (5 ÷ 100) м кВ /К .
                                                              За висим ост ь Т ЭД С от
                       Рис.6
                                                      ра зн ости т ем пера т у р спа ев
                                                      позволяет                 исполь зова т ь
т ерм опа ры в ка чест ве т ерм оэлект рических т ерм ом етров. С эт ой цель ю
сост а вляется цепь , изоб ра ж ен н а я н а рис.6. С па й b т ерм опа ры,
сост а влен н ой из провод н иков 1 и 2 (н а рис.6 он и пока за н ы ра зн ой
т олщ ин ы), под д ерж ива ется при постоян н ой известн ой т ем пера т у ре Tb
(н а прим ер, при тем пера т у ре т а ю щ его ль д а или ком н а тн ой т ем пера т у ре).
С па й a пом ещ а ется в сред у , т ем пера т у ра Ta кот орой под леж ит изм ерен ию .
Зн а я коэф ф ициен т α д а н н ой т ерм опа ры и изм еряя га ль ва н ом етром Г
т ерм оэлект род виж у щ у ю силу ε , ра ссчитыва ю т тем пера т у ру Ta.
        Об ычн о шка лу га ль ва н ом ет ра гра д у иру ю т н епосред ст вен н о в
гра д у са х . Т ерм оэлект рический т ерм ом етр об ла д а ет су щ ест вен н ым и
преим у щ ест ва м и перед рт у т н ым . Он очен ь чу вст вит елен , им еет м а лу ю
т ем пера т у рн у ю ин ерцию , прим ен им в широком д иа па зон е т ем пера т у р,
позволяет изм ерят ь т ем пера т у ру м а лых об ъ ем ов сред ы (пра кт ически –
т очек сред ы). К ром е т ого, он д опу ска ет д ист а н цион н ые изм ерен ия, т .е.
опред елен ие т ем пера т у ры об ъ ект а , ра сполож ен н ого н а б оль шом
ра сстоян ии от м еста изм ерен ия или н ед ост у пн ого д ля н епосред ст вен н ого
изм ерен ия.

Страницы