Описание схемы и метода измерения термоэлектродвижущей силы

В данной лабораторной работе термопара состоит из двух разнородных проволок диаметром 1-2 мм, для лучшего контакта сваренных своими концами (рис.6). Одна из проволок разомкнута и на концах ее укреплены две клеммы К, к которым можно присоединить измерительный электрический прибор. Правый спай термопары опущен в сосуд, наполненный водой комнатной температуры. Левый спай опущен в такой же сосуд с водой, температура которой может изменяться путем подогревания с помощью электроплитки, и для поддерживания равномерного распределения температуры он снабжен мешалкой. Для измерения температуры воды, а, следовательно, и спаев термопары в обоих сосудах имеются термометры.

В нашей установке измерение ЭДС термопары производится не непосредственным подключением гальванометра к клеммам К (как показано на рис.6), а методом компенсации на реохорде, исключающим величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении гальванометра.

Этот метод заключается в следующем. Цепь, изображенная на рис.7 состоит из следующих элементов: ТП – термопара, Б – батарея (аккумулятор), Г – гальванометр, mV – милливольтметр, К – ключ, R – переменное сопротивление, АВ – реохорд, представляющий собой укрепленную на линейке однородную проволоку, вдоль которой может перемещаться скользящий контакт С.

Если ЭДС термопары меньше, чем батареи, то на проволоке всегда можно найти такую точку С, когда в ветви АГС тока не окажется, и стрелка гальванометра будет стоять на нуле. По второму правилу Кирхгофа для контура АГСА имеем: ε ,

где R_ТП – сопротивление термопары и подводящих проводов, R_Г –сопротивление гальванометра, R_AC – сопротивление участка АС.

Когда ток через гальванометр J₂=0, то ε (5)

и в этом случае падение напряжения на участке АС, создаваемое батареей Б, равно ЭДС термопары, т.е. происходит компенсация.

Т

ε

ак как тока в цепи АГС нет, то ток на участке АВ будет равен току на участке АС. Падение напряжения на участке АВ, измеряемое милливольтметром, будет равно (6)

Из (5) и (6) находим (7)

Ввиду того, что проволока на участке АВ – калиброванная, можно записать

ε

(8)

где и - длины участков АС и АВ в произвольных единицах.

Зная U_AB, т.е. показание милливольтметра mV, и измерив и , по формуле (8) вычисляют ЭДС термопары.

Выполнение работы

1.Составляют таблицу технических данных приборов.

2.Наполняют оба сосуда водой комнатной температуры и собирают цепь (см.рис.7). С помощью переменного сопротивления R устанавливают положение стрелки милливольтметра на целое число делений с целью удобства дальнейших вычислений, и это показание прибора должно быть одним и тем же во время проведения всех измерений.

(U_AB =…мкВ, =…мм, Т_b =…^оС)

№ n/n	Та, оС	, мм	ε, мкВ
1 2 …
Ср.

3.Зафиксировав температуру Т_b в правом сосуде, которая в процессе эксперимента остается постоянной, подогревают на электроплитке левый сосуд и, отмечая температуру Т_a через каждые 5 К, измеряют ЭДС термопары описанным выше методом компенсации. Нагревание продолжают до температуры 90-95^оС, все время перемешивая воду мешалкой. При измерениях ТЭДС ключ К замыкается на короткое время во избежание быстрого разряда аккумулятора. Данные измерений заносят в таблицу.

Откладывая по оси абсцисс разность температур спаев термопары (Т_а-Т_b), а по оси ординат величину - ТЭДС для соответствующей температуры Т_а, строят график этой зависимости. Из графика, согласно формуле (4), определяются несколько значений удельной ТЭДС α, а затем находится ее среднее значение для данной термопары.

4.Проведя эксперимент при нагревании, дают воде медленно остывать и повторяют задание п.3 при охлаждении.