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热电

第3章 - 直流电路

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零部件和材料

  • 裸(不绝缘)铜线长度
  • 裸露(无色)铁丝的长度
  • 蜡烛
  • 冰块

铁丝可以从五金店获得。如果找不到一些,铝线也可以工作。

交叉引用

电路中的课程,第1卷,第9章:“电气仪表信号”

学习目标

  • illlustrate热电偶功能和目的

原理图

插图

指示

将铁丝的一端与铜线的一端一起扭转。将这些导线的自由端连接到端子条上的各个端子。将电压表设置为最敏感的范围,并将其连接到导线附加的端子。仪表应表示几乎零电压。

你刚才建造的是一个热电偶:一种产生与尖端和仪表连接点之间的温度差成比例的小电压的装置。当尖端的温度与端子条的温度相等时,就不会产生电压,因此电压表上看不到任何指示。

点亮蜡烛并将绞线尖端插入火焰中。您应该注意到电压表上的指示。从火焰中取出热电偶尖端,然后冷却,直到电压表指示再次零零。现在,将热电偶尖端触摸到冰块,并注意仪表所示的电压。它比用火焰获得的指示更大或更少吗?该电压的极性如何与火焰产生的电压相比?

在将热电偶尖端触摸到冰块后,通过将其握在手指之间来温暖它。达到体温可能需要很短,因此患者在观察电压表的指示。

热电偶是一种应用塞贝克效应:与沿导线长度的温度梯度成比例的小电压的产生。这个电压取决于温度差的大小和导线的类型。直接测量沿一段温度梯度的连续导线产生的塞贝克电压是相当困难的,因此本实验不打算尝试。

热电偶,由一端连接的两个不同的金属制成,产生与结的温度成比例的电压。沿着结恒温导致的两根线的温度梯度产生沿着那些线的长度的不同的塞贝克电压,因为电线由不同的金属制成。

两个自由丝之间的所得电压是不同之处在两个塞贝克电压之间:

热电偶被广泛用作温度传感装置,因为温差和所得电压之间的数学关系既可重复且相当线性。通过测量电压,可以推断温度。通过选择不同的金属对连接在一起,可以使用不同的温度测量范围。