e温差电动势的测量

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1、实验名称温差电动势的测量一、前言1821年德国物理学家塞贝克（T.J.Seeback）发现：两种不同金属导线两端接合成回路，当结合点的温度不同时，在回路中就会有电流和电动势产生，后来称此为塞贝克效应。其中产生的电动势称为温差电动势，上述回路称为热电偶。在实际测量中，为了提高测量精度，使测量更加方便快捷，经常将一些非电学量（如温度、速度、长度等）转换为电学量进行测量。热电偶就是这样一种利用温差电效应制作的，将非电学量（温度）转化成电学量（电动势）来测量的一个实际例子。用热电偶测温具有许多优点，如测温范围宽、测量灵敏度和准确度较高、结构简单

2、不易损坏等。此外由于热电偶的热容量小，受热点也可做得很小，因而对温度变化响应快，对测量对象的状态影响小，可以用于温度场的实时测量和监控。因此，热电偶在温度测量、温差发电和控制系统中得到广泛应用。二、教学目标1、观察并了解温差电现象。2、掌握电势差计的工作原理，学会使用箱式电势差计。3、通过测量热电偶的温差电动势，学会对热电偶进行定标的方法。4、学会使用光点式检流计。三、教学重点图1热电偶热端冷端康铜铜1、热电偶的定标。四、教学难点1、箱式电势差计的使用。五、实验原理两种不同金属（如铜和康铜）组成一个闭合回路，如图1所示，当两个接触点温度

3、不同，则在两接触点间将产生电动势，回路中会出现热电流，此现象称为温差电现象，产生的电动势称为塞贝克电动势，也称为温差电动势。这种由两种不同金属焊接并将接触点放在不同温度下的回路称为热电偶，其高温端称为自由端或工作端，低温端称为自由端或冷端。热电偶的温差电动势大小由热端和冷端的温差决定，其极性热端为正极，冷端为负极，其关系式如下：（1）式中为温差电动势，为热端温度，为冷端温度，和是由构成热电偶的金属材料决定的常数。当冷热端温差不大时，，上式可简化为：（2）故温差电动势与冷热端温差成线性关系。比率系数称为温差电偶的温差系数或称热电动势率。将

4、热电偶，电势差计等其他相关仪器组合在一起便构成了热电偶温度计。当已知冷端温度，并测出其温差电动势后，便可求出热端温度：（3）显然，使用热电偶温度计测量温度时，必须进图2与的线性关系曲线热端行定标。所谓定标就是要确定温差电动势的大小与温度差的对应关系，即确定热电偶温差系数的值。实验中，由于热电偶热端温度不可能很高，故可通过式（2）作出与的线性关系曲线，用图解法求出。如图2所示，在曲线上取与，则有（4）六、实验仪器UJ31型箱式电势差计，直流复射式检流计、铜-康热电偶、标准电池、高稳定直流电源、保温瓶、搪瓷杯、温度计、导线。1、UJ31型箱

5、式电势差计箱式电势差计与线式电势差计都是利用补偿法图3箱式电势差计工作原理图D原理，但箱式电势差计不仅测量方便而且提高了测量精度，适用于科研和生产。UJ31型箱式电势差计属于“定流变阻式”电势差计，其简化原理图如图3。图中为工作电源；为工作回路的限流电阻；为标准电池；为待测电动势；称为工作电流调定电阻，提供一个标准电压与标准电池的电动势相互补偿，以确定工作电流；称为测量电阻，提供一个标准电压与未知电动势相互图4UJ31型箱式电势差计面板示意图及实验电路图补偿，从而测出待测电动势。UJ31型箱式电势差计是一种低电势，双量程的电势差计，其工

6、作电流为，需外接的工作电源，其面板如图4所示，各旋钮、按键介绍如下：(1)为量程开关。当指向“×10”档时最大量程为171mV，指向“×1”档时最大量程为17.1mV。(2)为工作状态转换开关，有“标准”、“测量”和“断开”三种状态。(3)接通检流计的按钮式开关，有“粗”和“细”两个。(4)为标准电池的温度补偿旋钮，它是一个可调电阻，示值已换算成电压，使用时根据标准电池电动势的大小取值。因标准电池的电动势与温度有关，故此旋钮有温度补偿之称。(5)调流盘分为（粗）、（中）、（细）三个调节盘，是为进行电流标准化的调节电阻，便于迅速达到补偿。

7、(6)测量盘分为两个步进式测量旋钮、和一个带游标的滑线式转盘，用于调节上的电压降与达到补偿，并由三盘上示值读出待测电动势。2、直流复射式检流计AC15/6型直流复射式光点检流计是一种测量微弱电流（）的磁电式检流计，它无指针，靠光标读数，无固定的零点，一般常用来检测有无电流或作为零位测量法的“指零”仪表。与指针式检流计相比，直流复射式检流计以光路系统代替金属指针，从而减少了指针的转动惯量，缩短了测量的反应时间；光点经过多次反射又增加了“光指针”的长度，提高了测量系统的灵敏度。其使用方法如下：(1)待检测电流由左下角标示的“＋”、“－”两个

8、接线端接入，一般不考虑正负。(2)电流的大小由投射到刻度尺上的光标来指示。产生光标的电源插口在仪器背面。由于光标电源有AC220V和AC6V两种，所以要注意光标电源的选择开关应和实际相符。(3)测量时，应先