3. Дослідна установка та методика вимірювання

Методика дослідження полягає у вимірюванні за допомогою цифрового омметра величини опорів металевих дротяних резисторів, поміщених у термостат, при зміні температури.

Рис.3. Схема установки для дослідження температурної залежності електропровідності металів і ТЕРС термопари: Т_Х, Т_Г – опорна та вимірювана температури.

Опис схеми:

mV – мілівольтметр

(А-В) – термопара

 – омметр

П – перемикач для резисторів

R1, R2, R3 – резистори

0, 1, 2, 3 – положення перемикача

Термостат – фізичне тіло або пристрій, що забезпечує сталість температури у системі; підтримує температуру на заданому рівні вмикаючи/вимикаючи нагрівальний або охолоджуючий елемент, чи змінюючи потік теплоносія.

Дослідна установка (рис.1) складається з термостата, в якому розміщені вимірювані провідникові матеріали та один із контактів термопари. Вимірювання опору здійснюється цифровим автоматичним омметром. Під’єднання резисторів до Омметра здійснюється перемикачем П. Вимірювання температури проводиться за допомогою термопари (А-В) та мілівольтметра. Залежність термоЕРС від різниці температур холодного Т_х та гарячого Т_г контактів (спаїв) можна вважати лінійною із достатньою для лабораторних досліджувань точністю: Е_Т = _т∙(Т_г – Т_х),

де _т – відносна диференційна термо-е.р.с. (чутливість) вибраного типу термопари, В/⁰С.

Таким чином, вимірюючи мілівольтметром термоЕРС Е_Т, можемо визначати температуру в термостаті Т_г –

Т_г = Т_х + Е_Т /_т ;

де Т_х  температура холодного контакту, яка дорівнює в даному випадку кімнатній температурі (температура клеми на макеті для під’єднання мілівольтметра). Якщо Е_Т вимірюється у мВ то _т задається у мВ /°C (чутливість використовуваної термопари вказується у лабораторній інструкції).

У загальному – термоелектрорушійна сила Е_Т термопари залежить від температур Т_х і Т_г, а точна відповідність значень Т_х, Т_г і Е_Т задається спеціальними таблицями.

Для визначення середнього температурного коефіцієнту опору (ТКО) в достатньо широкій області температур, весь температурний діапазон спочатку розбивають на кілька – N послідовних ділянок, в залежності від виду графіку R(T) (при лінійній залежності –беруть крайні точки вимірювань). Для кожної ділянки визначається температурний коефіцієнт _Ri.

де R_i=R_i+1 – R_i T_i=T_i+1 – T_i .

Середній температурний коефіцієнт для всього діапазону визначається як середнє арифметичне.

Питомий опір провідникових матеріалів визначається за формулою:

де R – опір, Ом; L – довжина, м; S – площа поперечного перерізу провідника, м².

ЕТ, мВ		1 2
50			4	5
40
30		3
20				6
10

0 400 800 1200 t°C

Рис.4. Графіки температурної залежності термо-ЕРС для деяких типів термопар: 1 – хромель-копель, 2 – залізо-копель, 3 – мідь-константан, 4 – залізо-константан, 5 – хромель-алюмель, 6 – платина-платинородій.