Бесплатно скачать: Градуировка термопары с помощью вольтметра

1 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц.- М.: Наука, 1989.- 301 с.

3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕЕсли из двух различных металлов или полупроводников составить замкнутую цепь и места контактов (спаи) поддерживать при разных температурах, то в цепи возникает электрический ток. Его называют термотоком, а описанное выше устройство - термопарой. В термопаре происходит преобразование тепловой энергии в электрическую.Величина термоЭДС зависит от концентрации свободных электро-нов в образующих термопару металлах и от разности температур ее спаев. По классической теории электропроводности металлов термоЭДС термопары, (1)где е - заряд электрона; к - постоянная Больцмана; n₁, n₂ - концентрация свободных электронов в каждой из ветвей термопары; Т₁ и Т₂ - температуры спаев.Величина называется постоянной термопары. Определение электродвижущей силы термопары с помощью вольтметра

Электродвижущую силу термопары можно измерять вольтметром, если его внутреннее сопротивление достаточно велико по сравнению с внутренним сопротивлением термопары.

Составим электрическую цепь из источника тока (с электродвижу-щей силой Е и внутренним сопротивлением r) и вольтметра, внутреннее сопротивление которого R_В. Сопротивление подводящих проводов R. Согласно закону Ома Е = Ir + IR + IR_B, (2)где U_B = IR_B(3)- падение напряжения на внутреннем сопротивлении вольтметра.

Рисунок 1

При измерении ЭДС термопары вольтметром, подразумевается, что U_B = Е, (4)т.е. допускается систематическая ошибка DЕ_С= I(R + r), (5)что в процентном отношении к измеряе-мой величине Е составляет (6)Сопротивление ветвей термопары r и сопротивление подводящих проводов R - малы (~10^-2 Ом). При внутреннем сопротивлении вольт-метра R_B~ 10⁹ Ом систематическая ошибка оказывается незначи-тельной:d_с = (10^-2/10⁹)?100 % = 10^-9 %. (7)4 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИПроградуировать термопару - означает получить зависимость ее термоЭДС E_x от разности температур спаев DT.В данной работе термоЭДС и разность температур спаев определяют с помощью одного и того же вольтметра.Для измерения разности температур спаев исследуемой термопары используют контрольную хромель-копелиевую термопару, градуировочная кривая которой задана графически и в виде таблицы.

Рисунок 2

Спаи контрольной А и ис-следуемой В термопар поме-щают в узкую и длинную печь, т. е. поддерживают при одина-ковой температуре Т_x (рисунок 2).Концы термопар С и D вы-водят наружу и поддерживают при комнатной температуре Т₁. С помощью переключателя П₁П₂ вольтметр можно под-ключать поочередно то к од-ной, то к другой термопаре.Измерив ЭДС контрольной термопары, по градуировочной кривой определяют разность температур DТ ее спаев, а следовательно, и спаев исследуемой термопары.5 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ1 Стандартная (хромель-копелиевая) термопара.2 Двухполюсный переключатель.3 Электропечь.4 Исследуемая термопара.5 Вольтметр.6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ1 Включить электропечь и нагреть ее до указанной на установке температуры. 2 Измерить вольтметром ЭДС Е_х исследуемой термопары (переключа-тель в положении П₂).3 Измерить ЭДС Е контрольной термопары (переключатель в положе-ние П₁).4 Выключив печь из сети, провести попарные измерения Е_х и Е по п.п. 2,3 через каждую минуту до тех пор, пока температура внутри печи не станет постоянной.5 По градуировочному графику хромель-копелиевой термопары опре-делить разности температур DТ = Т₂ - Т₁для всех измеренных значений. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ опыта	Е_х, мВ	Е, мВ	DТ, К	a , мВ/ К
1
2
3
4
5
6
.
.

7 По результатам измерений и вычислений построить график Е_х=f(DТ).

8 Вычислить среднее значение постоянной термопары <a>.

9 Сделать выводы по работе.

7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1 Опишите известные методы измерения ЭДС, проанализируйте их достоинства и недостатки.2 Обоснуйте точность метода измерения ЭДС источника с помощью вольтметра.

3 Опишите устройство и назначение термопары.

Размер файла: 49.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)