Сделай Сам Свою Работу на 5

ТермоЭДС (явление Зеебека)

Немецкий физик Т. Зеебек (1770-1831) обнаружил, что в замкнутой цепи состоящей из разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру, возникает электрический ток. Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из последовательно соединенных разнородных проводников 1 и 2 с температурой спаев Т1 (контакт А) и Т2 (контакт В), причем T1>T2 (рис 4).

Электродвижущая сила, возникающая в цепи, равна сумме скачков потенциалов в обоих контактах:

 

(2)

 

Таким образом, в замкнутой цепи появляется ЭДС, прямо пропорциональная разности температур в контактах. Эта ЭДС называется термоэлектродвижущей силой.

 

Теория метода и описание установки

Г
Рис. 5.
Если взять две проволоки из разных материалов и спаять концы друг с другом, то получим термопару (рис 5), в местах спаев 1 и 2 возникает проти­воположная контактная разность по­тенциалов. При одинаковых темпе­ра­турах спаев суммарная контактная разность потенциалов равна нулю. Если спай 1 поддерживать при температуре Т1, а спай 2 – при Т2 и Т1>Т2, то контактная разность потенциалов на спаях будет равна соответственно Dj1 иDj2, причем Dj1>Dj2 . Разность потенциалов на спаях равна термоЭДС.

 

. (3)

 

В цепи возникает ток, называемый термоэлектрическим током I,величина которого определяется термоЭДС и сопротивлением цепи

 

, (4)

 

где Ri – внутреннее сопротивление термоэлемента, R0 - внешнее сопротивление цепи.

Для некоторых термопар можно представить

 

. (5)

-термоэлектродвижущая сила, возникающая при разности температур в 10 С, является величиной постоянной для каждой пары металлов, образующих термопару.

Если разность потенциалов измеряется чувствительным гальванометром, то отклонение его подвижной части будет пропорционально силе тока.

На зависимости между отклонением подвижной части гальванометра и разности температур основан термоэлектрический метод измерения температур. Для этого термопара должна быть предварительно проградуирована. Результаты градуировки изображаются в виде графика.

Градуировкой термопары называется определение экспериментальным путем зависимости термоэлектродвижущей силы , возникающей в термопаре, от разности температур DT ее спаев

.

 

Экспериментальная установка (рис.6) состоит из термопары, изготовленной из двух разнородных металлических проволок. Концы проволок спаяны (спай 1 и 2). Первый спай находится в сосуде с водой при температуре Т1, а второй на электроплитке при температуре Т2. Температура контролируется термометрами.


Измерения и обработка результатов измерений

1.Включают электроплитку и нагревают спай 2. В цепи возникнет термоток, и стрелка гальванометра отклонится. Фиксируют показания гальванометра через равные, заданные преподавателем интервалы температур.

2.Полученные значения токов заносят в таблицу

 

№ опыта Т1 Т2 Т1- Т2 I=CnГ e0
. . . . n          

С - постоянная гальванометра по току

 

1. На основе опытных данных строят график ,откладывая по оси «х» разность температур, а по оси «y» - термоток

2. Для определения e0 точки графика соединяют прямой линией. На этой прямой берут две точки при температуре Т1 и Т2. Зная внутреннее сопротивление гальванометра rГ (оно указано на приборе), определяем e0.

.

Задачи

1. Термопара никель-хром, один спай которой помещен в печь, а другой – в среду с температурой 150С, соединена последовательно с гальванометром, стрелка которого отклоняется на 25 делений. Постоянная термопары равна 0,5·10-6 В/град. Внутренние сопротивление гальванометра 2·103 Ом, цена деления 10-8 А/дел. Определить температуру печи.

 

2. Почему при повышении температуры происходит увеличение количества эмиттирующих электронов из металлов?

а) Увеличивается скорость свободно движущихся электронов. б) Увеличивается число свободных электронов, обладающих кинетической энергией, превышающей работу выхода электронов из металла. в) Уменьшается глубина потенциальной ямы, соответствующая значению потенциальной энергии электрона в контактном электрическом поле. г) Контактное электрическое поле ускоряет вылет свободных электронов из металла. д) Нет ответа.

 

3. Может ли эмиттировать из железа электрон, летящий перпендикулярно его поверхности со скоростью 1000 км/с, если работа выхода электрона из железа равна 4,36 эВ?

 

4.

 
 

В каком случае возникает контактная разность потенциалов ( ≠ 0) между крайними проводниками А и В в соединении трех проводников как показано на рисунке?

 

5. Определить контактную разность потенциалов при постоянной температуре в месте соединения меди и алюминия, если работа выхода свободных электронов у алюминия 3,74 эВ, а у меди 4,47 эВ.

 

Контрольные вопросы

 

1. Работа выхода электрона.

2. Причины возникновения контактной разности потенциалов

3. Законы Вольта.

4. ТермоЭДС (явление Зеебека)

5. Устройство термопары.

6. Что значит проградуировать термопару?

7. Постоянная термопары?

 

Литература

 

1. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука. Т.3, 1987. § 62.

3. Яворский Б. М. Курс физики. М.: Наука. Т. 2. § 9,3.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2002, § 246, 247


Лабораторная работа 2.10



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.