Измерение удельной термо-э.Д.С. Описание лабораторной установки

Термо-э.д.с. различных комбинаций металлов измеряется на установке (рисунок 5). В один узел спаивается несколько проводников из различных материалов, узел помещается в пробирку с маслом, имеющим температуру T_a, измеряемую термометром, а пробирка опускается в колбу с водой, которая подогревается электроплиткой, Вторую такую же комбинацию проводников, связанных в один узел, можно поддерживать при другой температуре T_b (например, комнатной).

Р и с у н о к 5

На передней панели прибора имеется переключатель П, с помощью которого можно ввести в цепь следующие металлы и сплавы: 1- медь, 2 - константан, 3 - хромель, 4 - капель. Для того, чтобы замкнуть цепь имеются аналогичные гнезда 1, 2, 3, 4, которые можно замкнуть проводником. Если переключатель поставить в положение 1 и замкнуть гнезда 2, то через гальванометр потечет ток:

, (7)

где - сопротивление гальванометра,

- сопротивление магазина (вводится тогда, когда показания гальванометра выходят за его пределы),

- сопротивление термопары.

В данном случае сопротивлением термопары можно пренебречь, т.к. ее сопротивление много меньше сопротивления гальванометра . Ток вычисляется по формуле:

, (8)

где - постоянная гальванометра по току,

n - число делений отклонения стрелки.

Условимся отклонение стрелки вправо от «0» считать положительным, а влево - отрицательным. Из формулы (7) с учетом (8) следует, что удельная термо-э.д.с. определяется формулой:

, (9)

где кОм, А/дел.

Выполнение работы

Упражнение I.

1. Подключить гальванометр к сети и установить стрелку гальва­нометра в нулевое положение шкалы, если это необходимо.

2. Подсоединить термопару константан-хромель, для этого ручку переключателя на передней панели установки поставить в положение 2 и замкнуть гнезда 3.

3. Нa магазине сопротивления ввести сопротивление 4000 Ом.

4. Определить по градуснику комнатную температуру.

5. Включить электроплитку в сеть, постепенно нагревая один

из спаев, отметить через каждые 5 (до 100°С) соответствующие показания гальванометра n (делений). Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

N	Ta ,  С	Tb,  С	T,  С, K	n,(дел)
1
2
3
…	100

6. Вычислить значение , т.е. удельной термо-э.д-с. Для этой пары по формуле (9), когда один из спаев находится при температуре кипения воды.

7. По данным отклонения стрелки гальванометра и разности температур ΔT(ΔT > 35 С) построить график и убедиться в линейной зависимости n (а значит ) от , т.е. убедиться в справедливости закона (6).

Р и с у н о к 8

8. Вычислить значение по графику, используя свойства уравнения прямой:

, (10)

которая получается из формулы 9.

Действительно, тангенс угла наклона этой прямой равен коэффициенту при T, т.е.

. (11)

С другой стороны из графика (рис. 8)

. (12)

Приравнивая (11) и (12) получим:

.

Упражнение 2.

1. Подключить термопару хромель-капель. Для этого переключатель поставить в положение 3, а гнезда 4 замкнуть.

2. При температуре кипения воды определить отклонение стрелки гальванометра для пары хромель-капель (нe менее трех раз). Вычислить среднее значение (по формуле 9) для этой термопары.

3. Подключить термопару капель-хромель и убедиться, что .

4. Аналогично определить и

5. Проверить II закон Вольта:

(сумма алгебраическая)