实验7 热电偶的温差特性研究
2006-11-23 14:56阅读：
实验7
热电偶的温差特性研究
在金属和半导体中存在电位差时产生电流，存在温差时产生热流。从电子论的观点来看，不论电流还是热流都与电子运动有关，故电位差、温度差、电流、热流之间会存在交叉关系，这就构成了热电效应。
1821年德国物理学家塞贝克（T J
Seeback）发现：当两种不同金属导线组成闭合回路时，若在两接头维持一温差，回路就有电流和电动势产生，后来称此为塞贝克效应。其中产生的电动势称为温差电动势，上述回路称为热电偶。
温差电动势一般表示为：
式中的α、β为温差电动势的系数。在一定的温度范围内，温差电动势与温差是成正比，即
燑/P> 两种金属构成回路有赛贝克效应，两种半导体构成回路同样有温差电动势产生，而且效应更为显著。在金属中温差电动势约为几微伏每度，而在半导体中常为几百微伏每度，甚至达到几毫伏每度。因此金属的赛贝克效应主要用于温度测量，而半导体则用于温差发电。金属赛贝克效应测温中，铂-铂铑热电偶可用至高达1700℃的温度；镍铬-镍铝热电偶有更高的灵敏度和与温度成正比的电动势；铜-康铜热电偶在高于室温直至15K的温度范围仍具有高灵敏度；低于4K的温度可用特种金钴合金-铜热电偶或金铁合金-镍隔热电偶。
实验目的
1.掌握电位差计的工作原理及使用方法。
2.了解热电偶的原理及制作。
3.用电位差计测热电偶的温差电系数。
实验仪器
UJ-36型电位差计（1号1.5V电池4节，9伏电池2节）、热电偶及加热装置、调压器。
实验原理
1.热电偶测温原理，如图1所示：
把两种不同的金属两端彼此焊接组成闭合回路，若两接点的温度不同，回路中就产生温度差电动势。这两种金属的组合叫热电偶。温差电动势的大小除了和组成的热电偶材料有关外，还决定于两接点的的温度差。将一端的温度t0固定(称为冷端，实验中利用冰水混合物)，另一端的温度t改变(称为热端)，温差电动势亦随之改变。电动势和温差的关系较复杂，其第一级近似式为
E＝α(t
-t0）
式中α称为热电偶的温差电系数，其大小取决于组成热电偶的材料。
热电偶可以用电测量温度。用一只已知α值的热电偶，一端温度固定不变，另一端与待测物体接触，再用电位差计测出热电偶回路的电动势，就可以求出待测温度。
由于温差电动势较低，因此在实验中利用电位差计来测量。
