用电位差计测量温差电动势实验.doc

用电位差计测量温差电动势实验“用电位差计测量温差电动势”实验通过“用电位差计测量温差电动势”实验,我学会了补偿法的思想方法,我的思维不断扩展,理论知识和动手能力得到进一步的提高,独立学习和独立思考能力有了一定进步。在准备实验的过程中我收获了很多:在金属和半导体中存在电位差时产生电流,存在温差时产生电流。从电子论的观点来看无论电流还是热流都与电子运动有关,成为热电效应。塞贝克效应:当两种不同的导线组成闭合回路时,在两端维持一定的电势差,回路中就有一定的电流和电动势产生。热电偶测温差原理:把两中不同的金属两端彼此焊接组成闭合回路,若两端温度保持不变,则产生温差电动势,上述回路称为热电偶。图3-9-1热电偶示意图热电偶产生的温差电动势一般表示为:2,,,(T,T),,(T,T),?00式中的α、β为温差电动势的系数。在一定的温度范围内,温差电动势与温差是成正比,即,,,(T,T)0两种金属构成回路有赛贝克效应,两种半导体构成回路同样有温差电动势产生,而且效应更为显著。在金属中温差电动势约为几微伏每度,而在半导体中常为几百微伏每度,甚至达到几毫伏每度。因此金属的赛贝克效应主要用于温度测量,而半导体则用于温差发电。金属赛贝克效应测温中,铂-铂铑热电偶可用至高达1700?的温度;镍铬-镍铝热电偶有更高的灵敏度和与温度成正比的电动势;铜-康铜热电偶在高于室温直至15K的温度范围仍具有高灵敏度;低于4K的温度可用特种金钴合金-铜热电偶或金铁合金-镍隔热电偶。电位差计是一种能够精确测量电源电动势或电路两端电位差的仪器。根据这原理,可以更方便且准确的进行高温下温度的测量。例如,选用K型或J型镍铬,铜镍(康铜)热电偶。它们比较适用于氧化及弱还原性环境中的测温系统,其测温范围为,200?,1000?,热电动势范围为,9(835mV,76(358mV,由于这些热电偶具有稳定性好,灵敏度高,价格低廉等优点,因而非常适合于便携式测温仪表的使用。图2为镍铬,铜镍(康铜)热电偶的热电动势,温度曲线,经过分析,其准确度可达?0(1?,在,150?时,其灵敏度可达38μV,?。如下图所示:1(电位差计工作原理校准工作回路电流:K合向“标”,调节R,G示零,P则I=E/R0NN测量:K合向“测”,调节B(保持I不变),G示零,则0有E=IR=E(R/R)。先来谈一下补偿原理,如图2所示,要知道电阻R两端的电压,一般用一只电压表并到电阻R两端就可以知道其电压值,但电压表有内阻,电压表显示的电压值小于真实值。23图图关键问题:既要测量出电阻R两端的电压值,又不影响被测电路的特征。下面借助外部电路来完成,如图3所示。图中E2为可调电动势,E2与电压表构成第二个回路,电压表显示E2的路端电压U。当U<U时,按下电键T,电流计中有电流通过,方向A?B;CDCDAB当U>U时,按下电键T,电流计中有电流通过,方向A?B;当U=U时,按下电CDABCDAB键T,电流计中无电流通过,两回路中无能量交换,此状态被称为“补偿态”,回路2中电压表显示的就是回路1中电阻R两端的电压。在实际电路中实现可变电压的通常采用滑线变阻