有關(guān)熱電偶的實(shí)驗(yàn)

【內(nèi)容摘要】本文論述了熱電偶測(cè)溫的原理和方法，對(duì)熱電偶的測(cè)溫方法進(jìn)行了解釋，并對(duì)熱電偶的特性做了描述。 一、引言 在做《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》中“溫差電偶的定標(biāo)與測(cè)溫”實(shí)驗(yàn)中*次接觸到了熱電偶。由于出去個(gè)人的興趣，有了用熱電偶設(shè)計(jì)溫度計(jì)的構(gòu)想，經(jīng)過(guò) 自己查閱書(shū)籍，我成功設(shè)計(jì)出了熱電偶設(shè)計(jì)溫度計(jì)的方法。
二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>
（1）了解熱電偶的測(cè)溫原理 （2）學(xué)會(huì)熱電偶溫度計(jì)的設(shè)計(jì)方法 （3）學(xué)會(huì)數(shù)字電壓表（或電位差計(jì)）的原理和使用方法
三、實(shí)驗(yàn)儀器：
銅-康銅溫差電偶、數(shù)字電壓表（或電位差計(jì)） 、保溫杯、水浴鍋(含溫 度顯示）等。
四、實(shí)驗(yàn)原理：
熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)（或溫差效應(yīng)） ，將兩種不同材料的導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點(diǎn)的溫度不等，則在回路中就會(huì)
產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱之為熱電效應(yīng)（或溫差效應(yīng)） 。熱電偶就是由兩種 不同的金屬材料焊接而成。使用時(shí)通常將一端（參考端）保持在一定的恒定 溫度(如 0℃或 100 ℃)，當(dāng)對(duì)另一端（測(cè)量端）加熱時(shí)，在接點(diǎn)處有熱電勢(shì) 產(chǎn)生。如參考端溫度恒定，其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性 和測(cè)量端的溫度有關(guān)，而與熱電偶的粗細(xì)和長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變 后，熱電勢(shì)也隨之改變，并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系，利用 這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度。 理論和實(shí)驗(yàn)均表明，接觸電勢(shì)差的大小和相接處的兩種金屬的性質(zhì)及接 觸處的溫度有關(guān)。理論道出公式如下： 當(dāng)量?jī)煞N不同的材料的金屬想成閉合回路時(shí)，按上述接觸電勢(shì)差的性質(zhì) 可以判定， ，若兩接觸處的溫度分別為 T 和 T0 時(shí)，閉合回路的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，這種溫差效 應(yīng)稱為溫差效應(yīng)這種組合體稱為熱電偶 在實(shí)際中，給出來(lái)的溫差電動(dòng)勢(shì)都用下式表示：E ? a(t ? t0 ) ? b(t ? t0 )2 ? . . . . . . . . 式中，a,b.....是常數(shù)，稱為溫差系數(shù)，表示溫差為 10 C 時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，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(jiàn)，若常數(shù)和冷端溫度已知，只要側(cè)得溫度電動(dòng)勢(shì)，就能得到熱端溫度（熱端也稱做測(cè)溫端）
五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
（1）將數(shù)字電壓表（電位差計(jì)）進(jìn)行校準(zhǔn)。（2）溫差電動(dòng)勢(shì)測(cè)溫端放入盛有病水混合物的保溫杯中，測(cè)量 0 0C 時(shí)熱電 動(dòng)勢(shì)（應(yīng)該為 0），熱端插入水浴鍋(含溫度顯示)中，對(duì)水加熱，待水沸騰，且水蒸氣噴口有足夠的水蒸氣噴出時(shí)，用數(shù)字電壓表（或電位差計(jì)）測(cè)出相 應(yīng)的溫差電偶電動(dòng)勢(shì) E（3）在水溫降低的過(guò)程中測(cè)量電偶電動(dòng)勢(shì)和讀取溫度，要同時(shí)完成，并且 要求每次溫差的測(cè)量點(diǎn)宜取在 5℃或10℃的整數(shù)倍位置，間隔測(cè)量十組并記錄數(shù)據(jù)。
電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) (4)在溫差電偶的線性范圍內(nèi)， 固定 T 0 (一般為 0 0 C),測(cè)出不同的已知溫度 T 下對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，則可得到溫度-電動(dòng)勢(shì)關(guān)系曲線，再用線性擬合曲線確定出 常數(shù) a,則得到電動(dòng)勢(shì)與溫度（E-T）的關(guān)系式。 （5）測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。
六、注意事項(xiàng)：
①在使用水浴鍋和保溫杯加熱時(shí)，注意不要被燙傷！！！ ！！ ②為減小測(cè)量誤差，數(shù)字電壓表應(yīng)盡可能調(diào)到靈敏度zui高的檔位。 ③為便于作圖，每次溫差的測(cè)量點(diǎn)宜取在 5℃或 10℃的整數(shù)倍位置