(黄春雄)用箱式电势计测量温差电动势.doc

用箱式电势计测量温差电动势热电偶的重要应用是测量温度。它是把非电学量（温度）转化成电学量（电动势）来测量的一个实际例子。热电偶在冶金、化工生产中用于高、低温的测量，在科学研究、自动控制过程中作为温度传感器，具有非常广泛的应用。用热电偶测温具有许多优点，如测温范围宽、测量灵敏度和准确度较高、结构简单不易损坏等。此外由于热电偶的热容量小，受热点也可做得很小，因而对温度变化响应快，对测量对象的状态影响小，可以用于温度场的实时测量和监控。一、 教学目的1.观察并了解温差电现象。2.掌握电势差计的工作原理，学会运用箱式电势差计。3.通过测量热电偶的温差电动势，作出热电偶的温差电动势与温度差之间的关系曲线，能够运用图解法求出热电偶温差系数并对热电偶进行定标。二、教学要求1、实验三小时完成。2、了解箱式电势差计的结构、原理，学会使用箱式电势差计。3、测量热电偶在不同温差下面的温差电动势。4、作出热电偶的温差电动势与温度差之间的关系曲线计算出热电偶温差系数，并对实验结果进行评价，写出合格的实验报告。三、教学重点和难点：1. 热电偶的定标2. 箱式电势差计的使用四、讲授内容（约20分钟）1.温差电动势的产生原因及规律两种不同金属（如铜和康铜）组成一个闭合回路，当两个接触点处于不同温度时,在汤姆孙效应和珀耳帖效应的共同作用下 ,接触点间将产生电动势，称为塞贝克电动势，也称为温差电动势。这种由两种不同金属焊接并将接触点放在不同温度下的回路称为温差电偶。温差电偶的温差电动势大小由热端和冷端的温差决定，其极性热端为正极，冷端为负极，其关系为：式中为温差电动势，为热端温度，为冷端温度，和是由构成热电偶的金属材料决定的常数。当冷热端温差不大时， ，上式可简化为：故温差电动势与冷热端温差成线性关系.将热电偶，电势差计等其他相关仪器组合在一起便构成了热电偶温度计。当已知冷端温度，并测出其温差电动势后，便可求出热端温度：2.UJ31型箱式电势差计的原理及使用箱式电势差计与线式电势差计都是利用补偿法原理，但箱式电势差计不仅测量方便而且提高了测量精度，适用于科研和生产。UJ31型箱式电势差计属于“定流变阻式”电势差计，其简化原理图如图。图中E为工作电源；Rn为工作回路的限流电阻；Es为标准电池；Ex为待测电动势；Rs称为工作电流调定电阻，提供一个标准电压与标准电池的电动势相互补偿，以确定工作电流；Rx称为测量电阻，提供一个标准电压与未知电动势相互补偿，从而测出待测电动势。其具体过程如下： （1）电势差计的校准：取，I0表示额定工作电流。根据补偿原理，当Rs上的实际电流为额定工作电流I0时，Rs上的实际电压应与标准电池Es相等，导致流过检流计的电流为零。因此我们通过判断流过检流计的电流是否为零来判断限流电阻Rn是否应该调动。（2）温差电动势的测量：将待测电动势接到未知1或未知2，调节Rx使检流计光斑对准零刻度线，流过检流计的电流为零。此时Rx上的电压Ux=RxI0与待测电压Ex相等，读出Rx上的电压即可。UJ31型箱式电势差计是一种低电势，双量程的电势差计，当量程开关K0指向“10”档时最大量程为171mv, 当量程开关指向“1”档时最大量程为17.1mv。3、实验主要步骤 （1）检流计机械调零；（2）电势差计的标准化；（3）测试热电偶温差电动势。4.数据记录及处理要求 （1）读数时先记热端温度T1，再记下温差电动势ET. （2）Rx3读数同游标卡尺一样。五、实验注意事项1所有的接线必须接好不能出现虚接，标准电池和电势差计的工作电源以及温差电动势的正负极不能接反。2量程开关K0在“1”“ 10”两档中间有一空白档，此时电势差计处于断开状态。3箱式电势差计必须先粗校（测），再细校（测），保护检流计。4电势差计的工作电源电动势必须在要求范围内，如果电压表指示不准可将限流电阻Rn调到中值后调节电压使光斑出现在零刻度线附近。5电势差计校准好之后，限流电阻Rn不可再调动。6Rx3在100到0之间有一小段没有刻度，当游标的零刻度对准此段时，电势差计断开检流计指零，但并不表示电势差计达到补偿状态，这时不能读取结果。7读数时先记热端温度T1，再记下Rx1、Rx2、Rx3示值之和即为热电偶在