Термоэлектричество

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Длина неизолированного медного провода
• Длина неизолированной железной проволоки.
• Свеча
• Кубики льда

Железную проволоку можно приобрести в строительном магазине. Если что-то не удается найти, можно использовать алюминиевую проволоку.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 9:«Сигналы электрических приборов»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы проиллюстрировать функцию и назначение термопары.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Скрутите один конец железной проволоки вместе с одним концом медной проволоки. Подключите свободные концы этих проводов к соответствующим клеммам на клеммной колодке. Установите вольтметр на наиболее чувствительный диапазон и подключите его к клеммам, к которым присоединяются провода. Счетчик должен показывать почти нулевое напряжение.

Вы только что сконструировали термопару . :устройство, которое генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице температур между наконечником и точками подключения измерителя. Когда температура наконечника равна температуре клеммной колодки, напряжение не будет, и, следовательно, на вольтметре не будет никаких показаний.

Зажгите свечу и вставьте кончик скрученной проволоки в пламя. Вы должны заметить индикацию на вашем вольтметре. Снимите наконечник термопары с пламени и дайте ему остыть, пока показание вольтметра снова не станет почти нулевым. Теперь прикоснитесь кончиком термопары к кубику льда и отметьте напряжение, показанное измерителем. Это больше или меньше, чем показания, полученные с помощью пламени? Как полярность этого напряжения соотносится с полярностью пламени?

Прикоснувшись кончиком термопары к кубику льда, согрейте его, удерживая между пальцами. Для достижения температуры тела может потребоваться некоторое время, поэтому наберитесь терпения, наблюдая за показаниями вольтметра.

Термопара - это применение эффекта Зеебека :производство небольшого напряжения, пропорционального градиенту температуры по длине провода. Это напряжение зависит от величины разницы температур и типа провода. Непосредственное измерение зеебекского напряжения, создаваемого на длине непрерывного провода из-за температурного градиента, довольно сложно, и поэтому в этом эксперименте мы не будем его предпринимать.

Термопары, состоящие из двух разнородных металлов, соединенных одним концом, создают напряжение, пропорциональное температуре спая. Температурный градиент вдоль обоих проводов, возникающий из-за постоянной температуры в месте соединения, создает различные напряжения Зеебека по длине этих проводов, поскольку провода сделаны из разных металлов.

Результирующее напряжение между двумя свободными концами провода составляет разницу . между двумя напряжениями Зеебека:

Термопары широко используются в качестве датчиков температуры, поскольку математическая зависимость между разницей температур и результирующим напряжением является повторяемой и довольно линейной. Измеряя напряжение, можно определить температуру. Возможны различные диапазоны измерения температуры, если выбрать разные пары металлов, которые нужно соединить вместе.