溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 一、 實(shí)驗(yàn)名稱：溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?測(cè)量熱電偶的溫差電動(dòng)勢(shì)。 三、實(shí)驗(yàn)器材： UJ31型箱式電位差計(jì)、熱電偶、光點(diǎn)式或數(shù)字式驗(yàn)流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池、直流 穩(wěn)壓電源、溫度計(jì)、電熱杯、帶溫度顯示的水浴鍋、保溫杯。 四、實(shí)驗(yàn)原理： 1、熱電偶 兩種不同金屬組成一閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)A、B處于不同溫度to和t，則 在兩接點(diǎn)A、B間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為溫差現(xiàn)象。溫差 電動(dòng)勢(shì) 的大小除和熱電偶材料的性質(zhì)有關(guān)外， 另一決定的因素就是兩個(gè)接觸點(diǎn) 的溫度差(t to)。電動(dòng)勢(shì)與溫差的關(guān)系比較復(fù)雜，當(dāng)溫差不大時(shí)，取其一級(jí)近似 可表示為C (t to) 式中C為熱電偶常數(shù)(或稱溫差系

2、數(shù))，等于溫差c的電動(dòng)勢(shì)，其大小決定于組 成熱電偶的材料。 熱電偶可制成溫度計(jì)。為此，先將to固定用實(shí)驗(yàn)方法確定熱電偶的t關(guān)系, 稱為定標(biāo)。定標(biāo)后的熱電偶與電位差計(jì)配合可用于測(cè)量溫度。 與水銀溫度計(jì)相比, 溫差電偶溫度計(jì)具有測(cè)量范圍大(-2002000C)，靈敏度和準(zhǔn)確度高，便于實(shí) 驗(yàn)遙測(cè)和A/D變換等一系列優(yōu)點(diǎn)。 2、電位差計(jì) 電位差計(jì)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量電勢(shì)差的儀器， 其精度很高。用 伏特表測(cè)量電動(dòng)勢(shì)Ex時(shí)，伏特表讀數(shù)為U Ex IR，其中 R為伏特表內(nèi)阻。由于UEx,故用伏特表不能準(zhǔn)確測(cè)量電 動(dòng)勢(shì)。只有當(dāng)I 0時(shí)，端電壓U才等于電動(dòng)勢(shì)Ex。 如圖，如果兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)相等，則電路中沒(méi)有電流通過(guò), I 0

3、，EnEx。如 果En是標(biāo)準(zhǔn)電池，則利用這種互相抵消的方法就能準(zhǔn)確地測(cè)量被測(cè)的電動(dòng)勢(shì) Ex，這種方法稱為補(bǔ)償法，電位差計(jì)就是基于這種補(bǔ)償原理而設(shè)計(jì)的 在實(shí)際的電位差中，En必須大小可調(diào)，且電壓很穩(wěn)定。電位差計(jì)的工作原 校準(zhǔn)： 為了使Rab中流過(guò)的電流是標(biāo)準(zhǔn)電流I。，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)En的大小，選 定C、D間的電阻為En，使En IoRn，調(diào)節(jié)改變輔助回路中的電流，當(dāng)驗(yàn)流 計(jì)指零時(shí)，Rab上的電壓恰與補(bǔ)償回路中標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì) En相等。由于En和 Rn都準(zhǔn)確地已知，這時(shí)輔助回路中的電流就被精確地校準(zhǔn)到所需要的Io值。 測(cè)量： 把開(kāi)關(guān)倒向Ex 邊，只要Ex IoRn ,總可以滑動(dòng)C D到C、D

4、使檢流計(jì)再 度指零。這時(shí)C、D間的電壓恰和待測(cè)的電動(dòng)勢(shì) Ex相等。設(shè)C、D之間的電阻 為Rx，可得Ex IoRx。因Io已被校準(zhǔn)，也就知道了。 由于電位差計(jì)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)電阻的比較把待測(cè)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)作 比較，此時(shí)有Ex區(qū)En 因而只要精密電阻Rab做得很均勻準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)En準(zhǔn)確穩(wěn)定、檢流計(jì) 足夠靈敏、電源很穩(wěn)定，其測(cè)量準(zhǔn)確度就很高，且測(cè)量范圍可做的很廣。但是， 在電位差計(jì)的測(cè)量過(guò)程中，工作條件常易發(fā)生變化（如輔助回路電源E不穩(wěn)定, 制流電阻Rp不穩(wěn)定等），為保證工作電流標(biāo)準(zhǔn)化，每次測(cè)量都必須經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)和測(cè) 量?jī)蓚€(gè)步驟，且每次要達(dá)到補(bǔ)償都要進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)， 所以炒作較為繁瑣、費(fèi)時(shí)

5、。 由于數(shù)字式電壓表的精度和準(zhǔn)確度都很好， 溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量也可以采用數(shù) 字電壓表。測(cè)量前，需要把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端連接起來(lái)， 對(duì)數(shù)字電壓表進(jìn) 行調(diào)零。把數(shù)字電壓表的兩個(gè)接線端接在溫差電偶的兩個(gè)信號(hào)輸出端，選擇合適 的電壓量程，就可以開(kāi)始測(cè)量。 五、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將萬(wàn)用表與熱電偶上的紅黑接線柱相連。 2、萬(wàn)用表測(cè)試前不需調(diào)零，萬(wàn)用表置于直流電壓200mV當(dāng)。讀數(shù)時(shí)讀出單位 與此檔一致，數(shù)值不要乘以200。200mV僅僅表示此檔的最大量程。 3、將熱電偶一端置于水浴鍋中，另一端置于冷水瓶中，開(kāi)始測(cè)量。 注意：熱電偶觸點(diǎn)必須置于水下，且不能與鍋壁與鍋底相接觸。 4、用溫度計(jì)測(cè)量冷水瓶中水溫，

6、即熱電偶冷端溫度。 5、測(cè)量升溫過(guò)程中不同溫度差下的電動(dòng)勢(shì)。 從67C開(kāi)始，每隔4C測(cè)量一次， 至95C為止。將水浴鍋擲于“設(shè)定”，旋轉(zhuǎn)溫度旋鈕至所需溫度（高于 95C）， 水浴鍋開(kāi)始加熱。然后將水浴鍋擲于“測(cè)溫”，顯示溫度為當(dāng)前水溫。水溫到達(dá) 設(shè)定溫度時(shí)，水浴鍋狀態(tài)轉(zhuǎn)為“保溫”。 六、數(shù)據(jù)記錄： 熱端溫度t / C 67 C 71C 75 C 79 C 83 C 87 C 91 C 95 C 升溫電動(dòng)勢(shì)t/mV 熱電偶冷端溫度t。22。C 七、數(shù)據(jù)處理: ti ti t0 67 22 45 C t2 t2 t0 71 22 49 C t3 t3 t0 75 22 53 C t4 t4 t0

7、79 22 57 C t5 t5 t 83 22 61 C t6 t6 t 87 22 65 C t7 t7 to 91 2269 C8 t8 to 95 22 73 C 溫差-升溫電動(dòng)勢(shì) y = 0.0464x-0.0518 C 0.0464mV / C 八、預(yù)習(xí)思考題: 1、電位差計(jì)是利用什么原理進(jìn)行測(cè)量的 答：電位差計(jì)是利用補(bǔ)償原理進(jìn)行測(cè)量的。 2、為什么當(dāng)兩種金屬的兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度不同時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)它與哪些 因素有關(guān) 答：因?yàn)閮蓚€(gè)接觸點(diǎn)的自由電子密度不同。 它與熱電偶材料的性質(zhì)和兩個(gè)接 觸點(diǎn)的溫度差(t t)有關(guān)。 九、操作后思考題: 1、使用電位差計(jì)測(cè)量位置電壓前要進(jìn)行哪些操作 答：檢查電位差計(jì)量計(jì)量檢定合格證是否真實(shí)有效； 大致判斷要測(cè)量的電壓 范圍，確認(rèn)是在電位差計(jì)的測(cè)量范圍之內(nèi)，否則不能進(jìn)行測(cè)量；接線；標(biāo)準(zhǔn)化， 使檢流計(jì)指零；將讀數(shù)置于先前估計(jì)的范圍內(nèi)；測(cè)量。 2、如何確定熱電偶的正負(fù)極性 答：可在工作端加熱，然后用