有關熱電偶的實驗

【內容摘要】本文論述了熱電偶測溫的原理和方法，對熱電偶的測溫方法進行了解釋，并對熱電偶的特性做了描述。 一、引言 在做《大學物理實驗》中“溫差電偶的定標與測溫”實驗中*次接觸到了熱電偶。由于出去個人的興趣，有了用熱電偶設計溫度計的構想，經過 自己查閱書籍，我成功設計出了熱電偶設計溫度計的方法。
二、實驗目的：
（1）了解熱電偶的測溫原理 （2）學會熱電偶溫度計的設計方法 （3）學會數字電壓表（或電位差計）的原理和使用方法
三、實驗儀器：
銅-康銅溫差電偶、數字電壓表（或電位差計） 、保溫杯、水浴鍋(含溫 度顯示）等。
四、實驗原理：
熱電偶測量溫度的基本原理是熱電效應（或溫差效應） ，將兩種不同材料的導體首尾相連接成閉合回路，如兩接點的溫度不等，則在回路中就會
產生熱電動勢，這種現象稱之為熱電效應（或溫差效應） 。熱電偶就是由兩種 不同的金屬材料焊接而成。使用時通常將一端（參考端）保持在一定的恒定 溫度(如 0℃或 100 ℃)，當對另一端（測量端）加熱時，在接點處有熱電勢 產生。如參考端溫度恒定，其熱電勢的大小和方向只與兩種金屬材料的特性 和測量端的溫度有關，而與熱電偶的粗細和長短無關。當測量端的溫度改變 后，熱電勢也隨之改變，并且溫度和熱電勢之間有一固定的函數關系，利用 這個關系就可以測量溫度。 理論和實驗均表明，接觸電勢差的大小和相接處的兩種金屬的性質及接 觸處的溫度有關。理論道出公式如下： 當量兩種不同的材料的金屬想成閉合回路時，按上述接觸電勢差的性質 可以判定， ，若兩接觸處的溫度分別為 T 和 T0 時，閉合回路的電動勢為E ? k / e(T ? T0 ) Ln(na / nb )若 T不等于T0 ，則 E 不等于 0，這種電動勢稱為溫差電動勢，這種溫差效 應稱為溫差效應這種組合體稱為熱電偶 在實際中，給出來的溫差電動勢都用下式表示：E ? a(t ? t0 ) ? b(t ? t0 )2 ? . . . . . . . . 式中，a,b.....是常數，稱為溫差系數，表示溫差為 10 C 時的電動勢，其大 小取決于組成熱電偶的材料；t和t0 是接觸處的攝氏溫度，T0 為冷端溫度，T 為 熱端溫度 在溫差不太大的情況下，可近似為：E ? a(t ? t0 可見，若常數和冷端溫度已知，只要側得溫度電動勢，就能得到熱端溫度（熱端也稱做測溫端）
五、實驗內容：
（1）將數字電壓表（電位差計）進行校準。（2）溫差電動勢測溫端放入盛有病水混合物的保溫杯中，測量 0 0C 時熱電 動勢（應該為 0），熱端插入水浴鍋(含溫度顯示)中，對水加熱，待水沸騰，且水蒸氣噴口有足夠的水蒸氣噴出時，用數字電壓表（或電位差計）測出相 應的溫差電偶電動勢 E（3）在水溫降低的過程中測量電偶電動勢和讀取溫度，要同時完成，并且 要求每次溫差的測量點宜取在 5℃或10℃的整數倍位置，間隔測量十組并記錄數據。
電動勢電動勢 (4)在溫差電偶的線性范圍內， 固定 T 0 (一般為 0 0 C),測出不同的已知溫度 T 下對應的電動勢，則可得到溫度-電動勢關系曲線，再用線性擬合曲線確定出 常數 a,則得到電動勢與溫度（E-T）的關系式。 （5）測量并記錄數據。
六、注意事項：
①在使用水浴鍋和保溫杯加熱時，注意不要被燙傷！！！ ！！ ②為減小測量誤差，數字電壓表應盡可能調到靈敏度zui高的檔位。 ③為便于作圖，每次溫差的測量點宜取在 5℃或 10℃的整數倍位置