温度的电测法-热电偶的定标和测温.ppt

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1、苏州大学物理实验教学中心力热学实验热电偶定标和测温实验目的实验原理实验内容注意事项思考题苏州大学物理实验教学中心力热学实验 1.了解非电量的电测法原理了解非电量的电测法原理 2.学习热电偶定标、测温方法学习热电偶定标、测温方法 3.进一步掌握电位差计的使用进一步掌握电位差计的使用【实验目的】苏州大学物理实验教学中心力热学实验【实验原理】1热电偶热电现象及测温原理热电偶热电现象及测温原理图图 1t0tAB 当当两两种种不不同同金金属属互互相相接接触触时时，接接触触面面上上产产生生一一个个接接触触电电位差：位差：铂尔贴电动势铂尔贴电动势；同同一一种种金金属属两两端端处处于于不不同同温温度度时时，金

2、金属属的的两两端端就就产产生生一一个电位差：个电位差：汤姆逊电动势汤姆逊电动势。由由两两种种不不同同的的金金属属或或由由两两种种不不同同成成分分的的合合金金的的两两端端彼彼此此焊焊接接在在一一起起组组成成闭闭合合回回路路时时（如如图图1），若若两两端端点点温温度度分分别别为为t 和和 t0，则则回回路路中中就就有有温温差差电电动动势势，它它是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和是铂尔贴电动势和汤姆逊电动势之和产生温差电动势的装置称为热电偶。产生温差电动势的装置称为热电偶。苏州大学物理实验教学中心力热学实验接接电势电势差差计计t0tAB图图2 当当组成热电偶的组成热电偶的材料一定时，温差电动势材料一定

3、时，温差电动势Ex 唯一地决定于唯一地决定于两端点的温度差两端点的温度差 t t0，其大小近似为：，其大小近似为：用用热热电电偶偶测测量量温温度度时时，通通常常把把一一端端置置于于被被测测温温场场中中，称称为为测测量量端端(热热端端)；另另一一端端恒恒定定于于某一温度，称为参考端某一温度，称为参考端(冷端冷端)，如图，如图2所示。所示。当当t0 恒恒定定时时，热热电电偶偶所所产产生生的的温温差差电电动动势势仅仅随随测测量量端端温温度度变变化化。只只要要把把已已测测得得的的温温差差电电动动势势与与测测量量端端温温度度的的对对应应关关系系整整理理成成热热电电偶偶定定标标曲曲线线，测测量量时时便便可

4、可根根据据测测得得的的温温差差电电动势来求得被测温度。动势来求得被测温度。式中式中C为温度系数，由组成热电偶的材料决定。为温度系数，由组成热电偶的材料决定。苏州大学物理实验教学中心力热学实验 热热电电偶偶的的定定标标就就是是用用实实验验方方法法，找找出出热热电电偶偶两两端端温温度度差差与温差电动势的对应关系曲线与温差电动势的对应关系曲线 根根据据温温度度给给定定方方法法和和测测定定方方法法不不同同，热热电电偶偶的的定定标标方方法法分为纯物质定点定标法和比较定标法等分为纯物质定点定标法和比较定标法等 这里仅介绍比较定标法：这里仅介绍比较定标法：将将热热电电偶偶冷冷端端置置于于冰冰水水混混合合物物

5、中中，热热端端置置于于热热水水中中，让让其其自自然然冷冷却却，用用水水银银温温度度计计测测量量其其温温度度，同同时时用用电电位位差差计计测测出出热热电电偶偶对对应应温温差差时时的的温温差差电电动动势势，以以一一定定温温度度间间隔隔进进行行多多点测量后即可画出点测量后即可画出Ex(t)t 定标曲线。定标曲线。2热电偶的定标热电偶的定标苏州大学物理实验教学中心力热学实验3电动势的测量原理电动势的测量原理图图3 补偿法测电动势补偿法测电动势(1)补偿法测电动势补偿法测电动势 如如图图3所所示示，当当检检流流计计示示数数为为零零时时，ES的的示示数数即即为为待待测测电电动动势势Ex的的值值，此此即即补

6、偿法。补偿法。苏州大学物理实验教学中心力热学实验图图4 工作电路工作电路 如如图图4所所示示，先先将将双双刀刀开开关关S与与ES相相接接，固固定定C点点，调调节节R，使使检检流流计计示示数数为为零零，此此为为校校准准电电阻阻AB中中的的(工作工作)电流：电流：(2)实际工作电路实际工作电路 再再将将S与与Ex相相接接，固固定定R(IAB不不变变)，调调节节C点点位位置置，使使检检流流计计示示数为零，可得数为零，可得Ex的值：的值：电电势势差差计计中中，ES/lAC是是定定值值，将将lAC 相相对对ES/lAC定定标标的的结结果直接标在刻度盘上，即可直观读出果直接标在刻度盘上，即可直观读出Ex值

7、。值。苏州大学物理实验教学中心力热学实验4热电偶的测温热电偶的测温 得得出出热热电电偶偶的的Ex(t)t 定定标标曲曲线线后后，只只要要测测出出待待测测条条件件下下热热电电偶偶输输出出的的温温差差电电动动势势，就就可可在在定定标标曲曲线线上上标标定定相相关关条条件件下下热热电电偶偶两两端端的的温温差差，冷冷端端温温度度已已知知（固固定定）时，热端的温度随之被测出。时，热端的温度随之被测出。苏州大学物理实验教学中心力热学实验1、接线、接线 按按图图5接接入入标标准准电电池池Es、检检流流计计G、工工作作电电源源E(5.76.4V)，热热电电偶偶引引线线接接入入“未未知知1”(或或“未未知知2”)

8、。检检流流计计G接入前要先进行零点调节。接入前要先进行零点调节。【实验内容】图图5苏州大学物理实验教学中心力热学实验2、校正工作电流、校正工作电流 根根据据实实验验室室提提供供的的标标准准电电池池电电动动势势值值，置置RS于于相相应应位位置置，旋旋K1至至“1”、K2至至“标标准准”，依依次次调调节节Rn，使使检检流流计计指指针针指指“零零”，电电位位差差计计即即达达到到补补偿偿状状态态IAB=ES/lAC。3、测量练习、测量练习 将将冰冰块块放放入入冷冷端端部部分分的的保保温温杯杯(约约 杯杯)中中，加加少少量量自自来来水水形形成成冰冰水水混混合合物物；热热端端置置于于空空气气中中，旋旋K2

9、至至热热电电偶偶接接入入端端，调调节节测测量量转转盘盘I、II、III，使使检检流流计计指指针针指指“零零”，立立刻刻读读出出水水银银温温度度计计的的温温度度及及测测量量转转盘盘读读数，即得到热端为室温时的温差电动势。数，即得到热端为室温时的温差电动势。苏州大学物理实验教学中心力热学实验 以以温温度度 t 为为横横坐坐标标，温温差差电电动动势势 Ex 为为纵纵坐坐标标，绘绘出出Ext 定定标标曲曲线线，并并用用图图解解法法求求出出 Ex=C(tt0)中中的的C值值4、测量未知温差电动势、测量未知温差电动势 将将热热水水倒倒入入热热端端部部分分的的电电热热杯杯(约约 杯杯)中中。不不断断调调节节

10、测测量量转转盘盘I、II、III，使使检检流流计计指指针针随随时时指指“零零”，每每隔隔35度度左左右右，读读出出水水银银温温度度计计的的温温度度，以以及及测测量量转转盘盘读读数数，即即得得到到热热端端在在该该温温度度时时的的温温差差电电动动势势Ex，共共测测8 810组数据。组数据。5、定标定标苏州大学物理实验教学中心力热学实验 将将热热电电偶偶热热端端悬悬空空置置于于实实验验室室内内空空气气中中，测测量量温温差差电电动动势势，从从热热电电偶偶的的定定标标曲曲线线上上查查出出实实验验室室温温度度，并并与与水水银银温温度度计计测测得的结果进行比较。得的结果进行比较。6、测温、测温苏州大学物理实

11、验教学中心力热学实验1.电源极性不可接错电源极性不可接错;2.测测量量时时一一定定要要遵遵循循“先先粗粗调调，后后细细调调”的的原原则则，确确保保检检流流计计不不因因过过载载而而被损坏。被损坏。【注意事项】苏州大学物理实验教学中心力热学实验【思考题】1若若在在校校准准工工作作电电流流过过程程中中检检流流计计的的指指针针总总是是偏偏向一边，试分析有哪些可能的原因向一边，试分析有哪些可能的原因?2实验中怎样判定热电偶两根引线的正、负极性实验中怎样判定热电偶两根引线的正、负极性?3如如果果在在实实验验中中热热电电偶偶“冷冷端端”不不放放在在冰冰水水混混合合物物中中，而而直直接接处处于于室室温温中中，对对实实验验结结果果会会有有些些什什么么影影响响?