WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«Лабораторная работа № 45 Изучение эффекта термоэлектродвижущей силы Цель работы: 1. Изучить устройство и принцип действия термоэлемента. 2. Определить коэффициент термоэлектродвижущей ...»

Лабораторная работа № 45

Изучение эффекта термоэлектродвижущей силы

Цель работы: 1. Изучить устройство и принцип действия термоэлемента.

2. Определить коэффициент термоэлектродвижущей силы (коэффициент

термопары).

Приборы и принадлежности: термопара хромель-алюмелевая, электроплитка, два сосуда с

водой, термометр, потенциометр постоянного тока типа ПП-63.

Теория

Сущность явления термо-Э.Д.С. состоит в том, что в замкнутой цепи, составленной из

разных материалов, возникает электрический ток, если места контактов поддерживаются при различной температуре (см. рис. 1). Такая цепь носит название термоэлемента или термопары.

Для небольших интервалов температур величина термо-э.д.с.

пропорциональна разности температурных контактов Т0 и Т1:

= 1,2·(T1-T0) (1,1) где 1,2 - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом термопары. Его величина определяется в основном материалами, составляющими термопару, и слабо изменяется с температурой. Для металлов, для полупроводников - 1,2 = 10 4 5 10 4 В/К.

Рассмотрим причины возникновения указанного эффекта. Каждая ветвь термопары состоит из очень большого числа частиц и представляет термодинамическую систему, находящуюся из-за градиента температуры в неравновесном состоянии. Поэтому при обсуждении следует исходить из законов физической кинетики (термодинамики неравновесных процессов).

Как показывает опыт, поток какой-либо физической величины (тепла – при теплопроводности, массы – при диффузии, заряда – при протекании тока и т. д.) определяется градиентами некоторых термодинамических величин. Роль термодинамических величин выполняют температуры, электрохимический и химический потенциалы, кинетическая энергия, концентрация и т. д. Например, дифференциальная форма закона Ома фиксирует связь между плотностью потока носителей зарядов (плотность тока j) и напряженностью электрического d поля Е, равной градиенту потенциала.



dl d j = E = dl где - удельная электропроводность.

Аналогичную форму имеет закон Фурье для плотности теплового потока q dT q = dl dT где - коэффициент теплопроводности; - градиент температуры.

dl Применим изложенные положения к неравномерно нагретому проводнику (ветви термопары). При нагреве в его горячей части средняя кинетическая энергия частиц К возрастает, а электрохимический потенциал 2 уменьшается по отношению к холодной области.

Возникшие при этом градиенты средней энергии К и электрохимического потенциала создадут два встречных потока электронов: градиент энергии – из горячей зоны, где скорости электронов выше, в холодную; градиент электрохимического потенциала – из холодной зоны в горячую.

Возникшая при этом результирующая плотность тока будет пропорциональна разности указанных градиентов:

–  –  –

Спаи термопары помещаются в сосуды с водой. Один из них ставится на электроплитку.

Температура спая t1 в этом сосуде изменяется в процессе нагревания и измеряется термометром, шарик которого нужно помещать возможно ближе к спаю термопары.

Температура второго спая t0 остаётся постоянной и равной комнатной (измеряется термометром один раз в начале эксперимента). ЭДС термопары измеряется потенциометром постоянного тока ПП-63.

Потенциометр ПП-63 предназначен для измерений электродвижущих сил или разности потенциалов методом компенсации. Его устройство, в принципе, ничем не отличается от обычной компенсационной схемы с нормальным элементом Вестона в качестве эталона. На панели потенциометра смонтированы сопротивления, нуль-гальванометр и переключатель на два положения (положение «К» - для установки рабочего тока потенциометра, «И» - для измерения неизвестной ЭДС или разности потенциалов).

Внутри корпуса размещен нормальный элемент Вессона, источники питания потенциометра, состоящие из щелочных аккумуляторов или сухих батарей (см. рис.4) Порядок работы на ПП-63 следующий.

Сначала устанавливается рабочий ток потенциометра. Для этого ставят выключатель В1 в положение «Вкл», а переключатель В2 в положение «К». При этом ток от источника питания проходит через известное эталонное сопротивление. Поворотом ручки «Регулятор тока»

меняют сопротивление в цепи источника тока, добиваясь нулевого показания гальванометра.

ЭДС элемента Вессона ( N =1,01830 В±4,010-5 В при t =20 °С) компенсируется в данном случае разностью потенциалов, создаваемой током источника на эталонном сопротивлении Rэт =1018,3 Ом. Действительно, по 2-му правилу Кирхгофа для контура «1КЗ1» можно составить уравнение YP RЭТ = N (напоминаем, что при компенсации ток в ветви «1К3» не идёт, о чем свидетельствуют показания гальванометра). Однако, по закону Ома YP RЭТ =, где разность потенциалов на резисторе RЭТ = N.

Таким образом, 1.01830 = 1 10 3 A = 1mA YP = N = RЭТ 1018.3 После того, как рабочий ток установлен, переключатель В2 ставят в позицию «И», подключая при этом источник тока с неизвестной ЭДС (в нашем случае неизвестной ЭДС является ЭДС термопары) параллельно измерительным декадам, составленным из известных сопротивлений в 1, 10, 100 Ом и т.д. Вращением рукояток измерительных декад изменяют сопротивление участка «1-2», добиваясь и компенсации X разностью потенциалов на известных сопротивлениях этого участка (по участку 1-2 в момент компенсации X течет ток YP = 1 Ma): где X = YP R1 2, где R1 2 = R1 + R2 +...

здесь R1, R2 и т. д. сопротивления декад участка 1-2.

Например, для компенсации X на участке 1-2 были включены резисторы общим сопротивлением 0,18 Ом. Тогда, из приведенных выше формул следует, что X = 0,180,001=1,810-4 В =0,18 мВ Всё это позволяет при неизменном рабочем токе = 1 мА (при обоих положениях переключателя В2 сопротивление контура “ант,3, 2, ант ” (см. рис.) неизменно, ибо в ветвях X, N токи при компенсации не идут) градуировать шкалы декад не в Омах, а милливольтах, вольтах и т. д.



Похожие работы:

«По следам Александра Македонского «И греческий язык в Бактриане звучит и даже в Индии» Константинос Кавафис НИKTO не мог бы себе представить, что после того, как весной 334 г. до н.э. македонцы вместе с остальными греками во главе со своим юным, 20...»

«Первичный радикал для луп и -луп. I А. В. ГРИБОВ, А. В. МИХАЛЕВ Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова e-mail: alexey.gribov@yandex.ru УДК 512.548.77+512.552.12 Ключевые слова: коммутант нормальных подлуп, первичный радикал лупы, -лупа. Аннотация В работе рассмотрены основные свойства коммутантов норм...»

«Н.Е. Ларюшкина, Е.Е. Кузнецова ИНФОРМАЦИОННАЯ ГОТОВНОСТЬ КАК ЭЛЕМЕНТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ N.E. Laryushkina, E.E. Kuznetsova INFORMATIONAL AVAILABILITY AS AN ELEMENT OF THE PROFESSIONAL ACTIVITY OF PROSPECTIVE SPECIALISTS Клю...»

«Краевое государственное казенное специальное (коррекционное) образовательное учреждение для обучающихся, воспитанников с ограниченными возможностями здоровья «Специальная (коррекционная) общеобразовательная школа VII вида 4» Прог...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ «ЦЕНТР СПОРТИВНОЙ ПОДГОТОВКИ ПО СТРЕЛКОВЫМ ВИДАМ СПОРТА» Принята на тренерском совете Утверждена приказом ГБУ КК от «25» декабря 2015 г. «ЦСП по СВС» о...»

«ISSN 0869-4362 Русский орнитологический журнал 2014, Том 23, Экспресс-выпуск 967: 415-419 Феномен коллективного запасания и перепрятывания корма у большой синицы Parus major в Бухтарминской долине на Южном Алтае Ф.И.Шершнёв, Н.Н.Березовиков Фёдор Иванович Шершнё...»

«УТВЕРЖДЕН Комитетом по тарифам АО «СМП Банк» Протокол № 6 от 15.03.2016г. Комитетом по активам и пассивам АО «СМП Банк» Протокол № 12 от 15.04.2016г. и введен в действие Приказом от 06.05.2016г. № 1031 с 10.05.2016г. ТА РИФ « С Т АН ДАР Т» по обслуживанию банк...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.