Описание экспериментальной установки и метода измерений
Термопара изготовлена из двух металлических проволок (сплавы хромель и копель), сваренных в точках I и II (рис. 7.1). Спай I находится в сосуде С1 с водой, температура в котором изменяется с помощью нагревателя. Напряжение к электронагревателю подается от источника питания. Для перемешивания воды в сосуде имеется мешалка. Спай II помещен в сосуд С2, в котором вода находится при постоянной температуре. Сосуды установлены на стойке, температура в них измеряется термометрами. Для удобства смены воды в сосудах термопара и термометры могут перемещаться вверх.
Рис. 7.1
Термо-э.д.с., возникающая в цепи термопары при нагревании спая I, измеряется компенсационным методом (см. прил. Б). Электрическая схема измерительной цепи изображена на рис. 7.1. Здесь Э0 — вспомогательный источник, э.д.с. которого равна Э0; Г — нуль-гальванометр; Д — подвижный контакт; R — постоянное сопротивление. На участке АВ включен ряд соединенных последовательно одинаковых сопротивлений.
Электрическая схема смонтирована в ящике. На панели установки имеются тумблер для ее включения, сигнальная лампочка, переключатель для перемещения контакта Д, указатель числа одинаковых сопротивлений, включенных на участке AD, нуль-гальванометр.
Ток
через гальванометр равен нулю, если
термо-э.д.с. ЭТ
термопары
уравнивается падением напряжения на
участке AD
(рис.
7.1). Для замкнутого контура, содержащего
термопару, гальванометр и участок
AD,
при
нулевом токе через гальванометр на
основании второго закона Кирхгофа можно
записать
.
Сила тока на этом участке при нулевом
токе в цепи гальванометра
,
где r – внутреннее сопротивление источника Э0. Величина сопротивления R много больше сопротивлений r и Rab, поэтому I =Э0 /R и
.
(7.1)
Если п — число одинаковых сопротивлений, включенных на участке AD, а N — число сопротивлений на участке АВ, то
и формула (7.1) примет вид
.
(7.2)
Порядок выполнения работы
Сравнить показания термометров в обоих сосудах. Если показания не совпадают, сменить в сосудах воду. Записать значение температуры воды в сосудах (температура t2).
Проверить положение стрелки гальванометра. Если стрелка окажется не на нуле, следует обратиться к преподавателю или дежурному инженеру.
Установить переключатель в положение 1 (n = 1) и включить установку. Стрелка гальванометра отклонится от нулевого положения. Следует подождать, пока она вновь уcтaновитcя на нуль. В момент прохождения стрелки через нулевое положение записать температуру горячего спая (температура t1 для соответствующего значения n).
Устанавливая переключатель последовательно в положения 2, 3, 4 ... 20, повторять измерения, описанные в п. 3. В процессе работы следует перемешивать мешалкой воду в сосуде С1. Результаты измерений занести в таблицу (см. табл. 7.1).
Выключить установку.
Таблица 7.1
t2 =
|
n |
1 |
2 |
3 |
… |
20 | |
|
t1, 0С |
|
|
|
… |
| |
|
ΔТ = t1 – t2 |
|
|
|
… |
| |
|
ЭТ, В |
|
|
|
… |
| |
|
При расчетах использовать также следующие данные: | ||||||
|
Э0 = |
(4,5 ± 0,1) В | |||||
|
R = |
(4841 ± 50) Ом | |||||
|
RAB = |
(3,96 ± 0,04) Ом | |||||
|
N = |
20 | |||||