11. Экспериментальная часть

1. Экспериментальная установка, для исследования термоэлектричества

Если все спаи (места соединения проводников) находятся при одной и той же температуре, положение станет совершенно иным, если мы нагреем какое-нибудь из мест соединения, например а, поднеся к нему горелку (Рис. 3а

Рис.3а - Цепь, состоящая из железного и двух медных проводов и гальванометра: а и в

Рис 3б – Демонстрация явления термоэлектричества

В этом случае гальванометр показывает наличие в цепи электрического тока, протекающего все время, пока существует разность температур между спаями а и в. Если переместить горелку так, чтобы нагревалось место соединения в, а а оставалось холодным, то будет, как прежде, наблюдается ток, но противоположного направления. Эти опыты показывают, что величина э.д.с., возникающей на границе соприкосновения двух металлов, сама зависит от температуры. В горящем месте соединения она больше, чем в холодном. Поэтому, если места соединения находятся при разных температурах, то сумма всех действующих в них э.д.с. уже не равна нулью, и в цепи возникает некоторая результирующая э.д.с., поддерживающая в ней длительный электрический ток.

Таким образом, в цепи, составленной из различных металлов, места спаев которых находятся при неодинаковых температурах, действует э.д.с., называемая термоэлектродвижущей силой.

Самым важным применением металлических термоэлементов является их использование для измерения температуры. Если один из спаев термоэлемента поддерживать при неизменной температуре, например при комнатной или, в случае более точных измерений, при температуре тающего льда, то э.д.с. элемента будет зависеть исключительно от температуры второго спая. Если такой термометр проградуировать т.е. определить точную зависимость э.д.с. от разности температур спаев, то измеряя э.д.с., развивающуюся в элементе, можно точно определить температуру тела, которого касается второй спай. При техническом применении такой термоэлемент называют термопарой.

2. Самодельный прибор, для измерения температуры (термопарный термометр)

Термопары для измерения температуры обладают перед обычными термометрами большими преимуществами. При помощи термопар можно измерить весьма высокие температуры (до 2000С), при которых применение жидкостных термометров совершенно не возможно. Точно так же термопары можно с успехом применять и для очень низких температур, при которых все известные термометрические жидкости замерзают. С термопарами можно получить весьма высокую точность измерения температур, определяемую точностью измерения э.д.с. и на много превышающую точность жидкостных термометров. Очень существенно, что термопары гораздо быстрее указывают изменения температуры. Громадное значение в технических установках имеет и то обстоятельство, что термометры дают возможность измерения температур на значительных расстояниях.

Особый научный интерес представляет применение термопар при измерении очень малых разностей температур, применяя чувствительные устройства для измерения малой разности потенциалов, мы можем с помощью термопар измерить разности температур вплоть до миллионных долей градуса.

Нами был разработан термопарный термометр с микросхемой. Принципиальная схема этого термометра приведена на рис 4.

Рис.4. Принципиальная схема термопарного термометра

На рис.5 представлен общий вид термопарного термометра, изготовленного нами.

Рис.5