用箱式电势差计测温差电动势.doc

用箱式电势差计测温差电动势预习思考题：1 为什么当两种金属的两个接触点温度不同时会产生温差电动势？它与哪些因素有关？答：设有两种不同的金属A和B，其电子数密度分别为nA和nB，电子逸出功为wA和wB，且，nAnB，wAwB。当AB两金属接触时，由A金属逸出向B金属迁移的电子数将多于从B金属到A金属的电子数，使A带正电，B带负电，形成接触电势差。两接触点的接触电势差大小相等，方向相反，闭合回路中没有电流。若将其中一个接触点温度升高，则由能量守恒定律知，该端电子获得的外界能量比另一端要大的多，使得该端接触电势差大于另一端，从而在回路中产生电流（电流在A金属内由高温端流向低温端，经B金属再回到高温端），两接触点间则产生温差电动势。由上分析知，温差电动势的产生与金属材料的性质（电子数密度、电子逸出功）和温度有关。2 温差电动势与温差之间的关系是否是线性关系？在什么情况下是线性关系？答：根据热电偶温差电动势与其两端温度差的关系式： 如以Et为轴，t1t0作横轴，由上式可得到一条抛物线。即温差电动势与温差之间不是线性关系。当、且温差很小时，式中项可忽略。此时，温差电动势与温差成线性关系，即 。3 实验操作中在对未知电动势进行测量时，为什么不能调节Rn（粗、中、细）三个旋钮。答：在测量未知电动势前，先对工作电流进行了标准化调节，其目的就是要让工作回路提供标准的工作电流，以此电流在工作回路中电阻上的电压降与被测电压进行比较。当两者相等时，回路中没有电流，故能准确测量被测电动势。如测量时调节Rn就将破坏电流的标准状态，若工作电流不标准，则所测的电动势值必然是错误的。所以，在测量未知电动势时不可再调动Rn。实验后思考题：1 如何确定热电偶的正、负极性？答：当热电偶的两接触点温度相同时，根据前面分析可知，两处接触电势差大小相等，方向相反。而当一端温度升高时，高温端的接触电势差大于低温端，从而在回路中产生电流，电流由电子数密度大的金属的高温端流向其低温端，然后，再由另一种金属的低温端 至高温端，所以高温端应为热电偶的正极、低温端则为负极2 为什么电势差计必须经过工作电流标准化后方可进行正确测量？答：由于电势差计上是以标准电流流经Rx不同位置时的电压值来示值的，若工作电流不标准，则示值皆错。3 能不能用提高电源电压的办法来提高电势差计的测量灵敏度？ 答：电势差计示值的精度是由高精度的电阻及高精度的工作电流所决定，提高电源电压并不能改善工作电流的稳定性，故不能用提高电源电压来提高电势差计的测量精度。4 电势差计作为第三种金属接入热电偶两种金属之间，对测量结果有无影响？为什么？答：电势差计作为第三种金属接入热电偶中对测量结果没有任何影响。因为，根据中间导体定律，由多种金属连接成的回路中，若回路中各接触点所处温度相同，则该回路的电动势的找数和为零。电势差计作为第三种金属，其两个接点的温度都是相同的（室温），所以它的接入对热电偶的性能不产生任何影响。5 如何用箱式电势差计测电阻、校准电压表和电流表？画出线路示意图，简述实验步骤。 箱式电势差计 - +RSRx图1（1）测电阻的线路示意图如图1所示, 图中RS为标准电阻，Rx为待测电阻。 先校准电势差计，然后分别测出平 衡状态下RS和Rx上的电压值US与Ux， 由于回路中电流不变，故 所以 箱式电势差计 - +RSRn图2（2）校准电流表线路示意图如图2所示,图中RS为标准电阻，Rn为可调电阻。 校准电势差计后分别测量出不同Rn值所对应的RS上的电压降从而算出各被校电流Ini。 箱式电势差计 - +VRn图3（3）校准电压表线路示意图如图3所示,图中Rn为可调电阻。 校准电势差计后分别测量出不同Rn值所对应的电压降Ux值，对电压表进行校准。箱式电势差计 - + VRs1Rs2Rn图4若被校电压表的量程大于电势差计的量程，可采用标准电阻分压法进行测量。其线路示意图如图4所示