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

一、實(shí)驗(yàn)名稱： 溫差電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(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t。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)e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-1)。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0可表示為 e=c(t-t0)式中C為熱電偶常數(shù)(或稱溫差系數(shù))，等于溫差1°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t。固定用實(shí)驗(yàn)方法確定熱電偶的E-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(-200?2000C)，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)E時(shí)，伏特表讀數(shù)為U=E-IR，其中 折一|^ ^R為伏特表內(nèi)阻。由于U<E^，故用伏特表不能準(zhǔn)確測(cè)量電|| J動(dòng)勢(shì)。只有當(dāng)I=0時(shí)，端電壓U才等于電動(dòng)勢(shì)E。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，En=Ex。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)E，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，氣必須大小可調(diào)，且電壓很穩(wěn)定。電位差計(jì)的工作原圖3-7-3電位差計(jì)原理圖理如圖所示，其中外接電源E、制流電阻Rp和精密電阻RB串聯(lián)成一閉合電路，稱為輔助回路。當(dāng)有一恒定的標(biāo)準(zhǔn)電流10流過(guò)電阻rab時(shí)，改變RB上兩滑動(dòng)頭C、D的位置就能改變C、D間的電位差匕〃的大小。由于測(cè)量時(shí)應(yīng)保證I。恒定不變，所以在實(shí)際的電位差計(jì)中都把滑動(dòng)頭C、D兩端的電壓匕〃引出與未知電動(dòng)勢(shì)氣圖3-7-3電位差計(jì)原理圖⑴校準(zhǔn):為了使rab中流過(guò)的電流是標(biāo)準(zhǔn)電流10，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)氣的大小，選定C、D間的電阻為氣，使En=10Rn，調(diào)節(jié)Rp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。由于舊疽口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I。值。⑵測(cè)量:把開(kāi)關(guān)倒向Ex一邊，只要Ex<I0RN，總可以滑動(dòng)C、D到C，、D'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)E相等。設(shè)C，、D'之間的電阻為R，可得E=IR。因I已被校準(zhǔn)，也就知道了。x x0x 0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 E=RenN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)。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檔。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，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67°C開(kāi)始，每隔4°C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:七、數(shù)據(jù)處理：七、數(shù)據(jù)處理：At=t—t=67—22=45°CAt3=t3—10=75—22=53OCAt=t—t=83-22=61°CAt2=t2—10=71—22=49°CAt4=t4—10=79—22=57°CAt6=t6—10=87—22=65°C熱端溫度t/C67C71C75C79C83C87C91C95C升溫電動(dòng)勢(shì)￡t/mV熱電偶冷端溫度t=22。C0.?.C=0.0464mV/OC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（r-p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