Практикум по электричеству и магнетизму - 33 стр.

UptoLike

33
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.5.
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
постоянную с 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.
Описание схемы и метода
измерения
термоэлектродвижущей силы
В данной лабораторной
работе термопара состоит из двух
разнородных проволок диаметром
1-2 мм, для лучшего контакта
сваренных своими концами
(рис.6). Одна из проволок
разомкнута и на концах ее укреплены две клеммы К, к которым можно
присоединить измерительный электрический прибор. Правый спай
термопары опущен в сосуд, наполненный водой комнатной температуры .
Левый спай опущен в такой же сосуд с водой, температура которой может
изменяться путем подогревания с помощью электроплитки, и для
поддерживания равномерного распределения температуры он снабжен
Г
1
2
a
b
Рис.5
Эл. печь
К
b
a
1
2
2
Рис
6
                                                33
         Ф орм у ла (4) п ока зыва ет , что т ерм оэлект род виж у щ а я сила (Т ЭД С )
т ерм оп а ры п роп орцион а ль н а ра зн ост и тем п ера т у рсп а ев (кон т а кт ов).
        П остоя нная           терм опары                с                  ч исленно      равна
терм оэлек трод виж ущ ей силе, возник ающ ей при разности тем ператур
спаев в 1 град ус. Н а иболее ра сп рост ра н ен н ые т ерм оп а ры: м ед ь -кон ст а н т а н ,
ж елезо-кон ст а н т а н , ж елезо-н икель , п ла т ин а -п ла т ин ород ий и д р. им ею т
                                сред н ю ю величин у сп оря д ка (5-100) м кВ/К .
              1                          За висим ост ь Т ЭД С от ра зн ост и т ем п ера т у р
                                сп а ев п озволя ет исп оль зова ть т ерм оп а ры в
                           Г ка честве т ерм оэлект рических т ерм ом ет ров. С эт ой
              2                 цель ю сост а вля ет ся цеп ь , изобра ж ен н а я н а рис.5.
                                С п а й b т ерм оп а ры, сост а влен н ой из п ровод н иков 1
                                и 2 (н а рис.6 он и п ока за н ы ра зн ой т олщ ин ы),
     a             b Tb         п од д ерж ива ет ся      п ри     п ост оя н н ой извест н ой
                                т ем п ера т у ре Tb (н а п рим ер, п ри тем п ера т у ре
           Рис.5                т а ю щ его ль д а или ком н а т н ой т ем п ера т у ре). С п а й a
п ом ещ а ет ся в сред у , т ем п ера т у ра Ta кот орой п од леж ит изм ерен ию . Зн а я
п остоя н н у ю      с д а н н ой т ерм оп а ры и изм еря я га ль ва н ом ет ром Г
т ерм оэлект род виж у щ у ю силу ε , ра ссчит ыва ю т т ем п ера т у ру Ta.
        Обычн о шка лу га ль ва н ом ет ра гра д у иру ю т н еп осред ст вен н о в
гра д у са х . Т ерм оэлектрический т ерм ом ет р обла д а ет су щ ест вен н ым и
п реим у щ ест ва м и п еред рт у т н ым . Он очен ь чу вст вит елен , им еет м а лу ю
т ем п ера т у рн у ю ин ерцию , п рим ен им в широком д иа п а зон е т ем п ера т у р,
п озволя ет изм еря ть т ем п ера т у ру м а лых объ ем ов сред ы (п ра кт ически – т очек
сред ы). К ром е т ого, он д оп у ска ет д ист а н цион н ые изм ерен ия , т.е.
                                                      оп ред елен ие т ем п ера т у ры объ ект а ,
                                                      ра сп олож ен н ого        на    боль шом
                          К                           ра сстоя н ии от м ест а изм ерен ия
                                                      или           н ед ост у п н ого         д ля
           2                            2             н еп осред ст вен н ого изм ерен ия .
   1                                                       О писаниесхем ы и м етод а
                                                                      изм ерения
                                                        терм оэлек трод виж ущ ей силы
       a                                       b             В      д а н н ой ла бора т орн ой
                                                      ра бот е т ерм оп а ра состоит из д ву х
                                                      ра зн ород н ых п роволок д иа м ет ром
Эл. п ечь
                                                      1-2 м м , д ля лу чшего кон т а кт а
                        Рис 6                         сва рен н ых         своим и      кон ца м и
                                                      (рис.6).      Од н а       из    п роволок
ра зом кн у т а и н а кон ца х ее у креп лен ы д ве клем м ы К, к кот орым м ож н о
п рисоед ин ит ь изм ерит ель н ый электрический п рибор. П ра вый сп а й
т ерм оп а ры оп у щ ен в сосу д , н а п олн ен н ый вод ой ком н а т н ой т ем п ера т у ры.
Л евый сп а й оп у щ ен в т а кой ж е сосу д с вод ой, т ем п ера т у ра кот орой м ож ет
изм ен я т ь ся п у т ем п од огрева н ия с п ом ощ ь ю элект роп литки, и д ля
п од д ерж ива н ия ра вн ом ерн ого ра сп ред елен ия т ем п ера т у ры он сн а бж ен