Описание экспериментальной установки. Измерительная установка изображена на рис.4.2, где 1 ‑ клеммы, к которым присоединяется гальванометр



Измерительная установка изображена на рис.4.2, где 1 ‑ клеммы, к которым присоединяется гальванометр, 2 ‑ перекладина, на которой укреплена термопара, 3 ‑ зажим перекладины (может быть установлен на любой высоте стойки 4 установки). Для измерения температур спаев служат термометры 5, спаи термопары, и термометры помещены в пробирки 6. Пробирки, в свою очередь, опускаются в калориметры 7, наполненные водой при комнатной температуре. В процессе работы температура одного спая остается постоянной, а другого ‑ изменяется с помощью подогрева воды на электроплитке 8.

 

Рис.2.2. Измерительная установка для определения термо-ЭДС

Порядок выполнения работы

Задание 1. Градуировка термопары

Заполните оба калориметра водой комнатной температуры и отметьте по термометрам начальную температуру t0 обоих спаев, а также положение «зайчика» гальванометра a0 (при равенстве температур обоих спаев установите «зайчик» гальванометра на нуль ручкой на правой стороне корпуса прибора). Включите электроплитку и через каждые 5° записывайте показания гальванометра at. Вычислите an= at‑a0. Температуру воды доведите до кипения. По полученным данным определите g по формуле (2) для каждого значения an и затем найдите gср. Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 1. По данным измерений постройте график ‑ градуировочную кривую, откладывая по оси абцисс значения (tn ‑ t0) , по оси ординат ‑ an.

 

Таблица 1

t0 a0 tn an g gср
Ед. изм.            
1.            
2.            
           
12.            

Задание 2. Определение величину удельной термо-ЭДС термопары

    Величина удельной термо-ЭДС определяется следующим образом: обозначим через R0 неизвестное сопротивление цепи, состоящей из термопары, гальванометра и соединительных проводов, через i ‑ цену деления гальванометра и через a1 ‑ показание гальванометра, соответствующее какой-либо определенной разности температур. Тогда термо-ЭДС e, возникающая в термопаре, будет равна:             

e = ia1R0.                                             (3)

Если при этой же температуре ввести в цепь термопары последовательно с гальванометром известное добавочное сопротивление R, то показание гальванометра изменится и станет равным a2. Тогда термо-ЭДС будет равна:

e = ia2(R0 + R).                                              (4)

Исключая из равенств (3) и (4) неизвестное сопротивление R0, получим:

e = ia2(R0 + R)= ia1a2R/(a1 ‑ a2).                  (5)

Из формулы (1) имеем:                    с = e/(tn ‑ t0).

Следовательно, окончательно получаем:

                                   (6)

Нагрейте воду в сосуде до кипения, отметьте показания гальванометра a1. Затем последовательно с гальванометром включите сопротивление R (например, увеличьте сопротивление моста на 10 Ом) и отсчитайте новое показание гальванометра a2. По формуле (6) найдите значение с. Опыт проведите не менее трех раз при различных сопротивлениях. Результаты опыта занесите в таблицу 2.

Таблица 2

i=   ;   t0=

tn a1 a2 R c cср ср
Ед. изм.              
1.              
2.              
3.              

Контрольные вопросы

1. Какими причинами обусловлена контактная разность потенциалов?

2. В чем состоит явление Зеебека, Пельтье, Томсона?

3. В чем заключается явление термоэлектричества и от чего зависит термо- ЭДС?

4. Что такое термопара? Что значит проградуировать термопару?

5. Сформулируйте законы Вольта.

6. Выведите формулу для расчета удельной термо-ЭДС. Из каких металлов изготовлена исследуемая термопара?

9. Применение термоэлектрических эффектов.

 

Удельные термо-ЭДС некоторых термопар

1. Платина + (платина и 10% родия)             с = 0,64×10‑5 В/K

2. Железо-константан (60%/40%)                   с = 5,2×10‑5 В/K

3. Железо-медь                                                             с = 0,86×10‑5 В/K


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 359;