I AD
Laboratorium z fizyki
Ćw. Nr 22
Cechowanie termopary
Kubit Rafał
L2
I AD
Laboratorium z fizyki
Ćw. Nr 22
Cechowanie termopary
Maciuła Grzegorz
L2
I. Teoria.
Zjawisko Seebecka - zjawisko termoelektryczne polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej i w konsekwencji tego przepływie prądu elektrycznego w miejscu styku dwóch metali lub półprzewodników o różnych temperaturach, w zamkniętym obwodzie termoelektrycznym.
Odkryte w 1821 roku przez fizyka niemieckiego (pochodzenia estońskiego) Th. J. Seebecka. Zjawisko to jest wykorzystywane m.in. w termoparze.
Siła elektromotoryczna (SEM) - energia elektryczna jaką uzyskuje jednostkowy ładunek elektryczny w źródle prądu elektrycznego. Źródło zwiększa energię elektryczną kosztem energii innego rodzaju.
Źródłami siły elektromotorycznej mogą być generatory elektryczne (prądu stałego i zmiennego), baterie, termopary, fotoogniwa. Siła elektromotoryczna jest często oznaczana przez
. Jednostką siły elektromotorycznej jest volt równy ilości dżuli przypadających na ładunek elektryczny jednego kulomba
Termopara (termoogniwo, termoelement, ogniwo termoelektryczne) to czujnik temperatury wykorzystujący zjawisko Seebecka, będący połączeniem dwóch różnych metali .
Składa się z dwóch różnych metali (drucików), spojonych na jednym końcu (strona pomiarowa). Pod wpływem różnicy temperatury powstaje siła elektromotoryczna zwana w tym przypadku siłą termoelektryczną na końcach niepołączonych (zimnych) proporcjonalna do różnicy temperatur pomiędzy temperaturą spoiny pomiarowej, a temperaturą spoin odniesienia (zimnych, wolnych końców). Spoina pomiarowa może znajdować się w obudowie, którą następnie instalujemy w miejscu pomiaru temperatury. Termopary odznaczają się dużą niezawodnością, dokładnością i elastycznością konstrukcji, co pozwala na ich zastosowanie w różnych warunkach.
Materiały wykorzystywane do budowy termoelementów powinny w miarę możliwości posiadać:
dużą odporność na czynniki zewnętrzne,
wysoką temperaturę pracy ciągłej,
mały współczynnik cieplny rezystancji,
niezmienność parametrów w czasie.
Kontaktowa różnica potencjałów, różnica potencjałów elektr. ustalająca się w stanie równowagi termodynamicznej na styku 2 ciał: metali i/lub półprzewodników;
II. Wykonanie ćwiczenia.
Zestawić układ do wyznaczania charakterystyki termopary.
Złącza termopary umieścić w mieszaninie lodu z wodą. Temperatury
i
winny być takie same i wynosić
(
). Włączyć miliwoltomierz i sprawdzić czy wskazania miernika są zerowe. Podgrzewać kąpiel otaczającą złącze znajdujące się w temperaturze
. Notować wskazania miliwoltomierza w temperaturze
, przyjmując
, jeśli prowadzący nie zleci inaczej. Należy przy tym pamiętać, by temperatura
nie zmieniała się w czasie - mieszaninę wody z lodem należy mieszać. Szybkość przyrostu temperatury nie powinna być większa od
, ogranicza to niepewności pomiarowe wynikające z bezwładności układu.
Uzyskane wyniki zamieścić w tabeli pomiarowej.
Tabelka
|
|
|
|
α |
|
[ ] |
[ ] |
[ ] |
[ ] |
[ ] |
[ ] |
|
|
|
|
|
|