pdf / 3к.7 Изучение явления Зеебека

7.На источнике питания Б5-84 рукоятками регулятора напряжения «грубо» и «точно» выставить начальное значение напряжения около 6 В. При этом температура зоны нагрева начнет увеличиваться. В дальнейшем по мере замедления роста температуры значение напряжения на источнике питания Б5-84 необходимо постепенно увеличивать с шагом 0,5–1 В, однако конечное значение напряжения должно быть не более 19 В.

8.На панели измерителя-регулятора температуры ТРМ-1 тумблер «ВЫБОР ТЕРМОПАРЫ» переключить в крайнее нижнее положение «хромель – копель (L)» и при температуре 30 ºС измерить значение термоЭДС на вольтметре В7-40/4. Результат внести в табл. 1.

9.На панели измерителя-регулятора температуры ТРМ-1 тумблер «ВЫБОР ТЕРМОПАРЫ» переключить в крайнее верхнее положение «хромель – алюмель (К)» и при температуре 35 ºС измерить значение термоЭДС на вольтметре В7-40/4. Результат внести в табл. 1.

10.Выполнить п. 8 при температурах 40, 50, …, 120 В.

11.Выполнить п. 9 при температурах 45, 55, …, 125 В.

12.На источнике питания Б5-84 рукоятки регуляторов напряжения («грубо»

и«точно») и тока («грубо» и «точно») перевести в крайнее левое положение.

13.Выключить тумблер «Сеть» источника питания Б5-84, измерителярегулятора температуры ТРМ-1 и вольтметра В7-40/4.

14.Отключить лабораторную установку от сети 220 В.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Поскольку разности температур между горячим спаем термопары и холодным по шкале Кельвина и Цельсия одинаковы (ΔТ = t), то формулу (14) можно записать следующим образом:

где α12 – коэффициент термоЭДС термопары;

tгор и tхол – температура соответственно холодного и горячего спая, выраженная в градусах Цельсия.

11

Если температура холодного спая термопары не изменяется (tхол = const и равна температуре окружающей среды около 20 ºС), то из выражения (15) следует линейная зависимость термоЭДС E от температуры t горячего спая (tгор заменяется на t):

от температуры t горячего спая для хромель – копелевой термопары Eхк(t) и хромель – алюмелевой Eха(t) по данным табл. 1.

Построение графиков можно выполнить как на миллиметровой бумаге, так и в приложении Microsoft Exсel.

При построении графиков на миллиметровой бумаге необходимо учесть, что экспериментальные данные содержат определенную погрешность, поэтому не следует экспериментальные точки соединять кривой или ломаной линией, а надо провести ПРЯМУЮ, проходящую максимально близко ко всем точкам. Затем на этой прямой выбираются две точки 1 и 2 (см. рис. 9) и определяются их координаты

При построении графиков в приложении Microsoft Exсel необходимо:

1.В документ Microsoft Exсel ввести экспериментальные данные табл. 1 в виде столбцов для t и E. Для значений термоЭДС выбрать формат числа Экспо-

ненциальный.

2.Выделить курсором столбцы данных и на вкладке Вставка в группе Диаграммы щелкнуть диаграмму типа Точечная и выбрать подтип Точечная с маркерами (без соединительных линий).

3.Щелкнуть в любом месте диаграммы. В открывшейся при этом панели

Работа с диаграммами перейти на вкладку Макет.

4.В группе Анализ нажать кнопку Линия тренда и выбрать пункт До-

полнительные параметры линии тренда.

12

5.В открывшемся меню выбрать Линейная и показывать уравнение на диаграмме.

6.На диаграмму добавить ее

название и названия осей.

ЗАДАНИЕ

1.Изучить лабораторную установку и методику измерений.

2.Подключить лабораторную установку к сети 220 В.

3.Следуя указаниям в подразделе «Подготовка лабораторной установки

к работе и методика измерений», измерить термоЭДС E термопар хромель – копель (К) и хромель – алюмель (L) в зависимости от температуры t горячего спая.

4.Результаты измерений внести в табл. 1.

5.На источнике питания Б5-84 рукоятки регуляторов напряжения («грубо»

и«точно») и тока («грубо» и «точно») перевести в крайнее левое положение.

6.Выключить тумблер «Сеть» источника питания Б5-84, измерителярегулятора температуры ТРМ-1 и вольтметра В7-40/4.

7.Отключить лабораторную установку от сети 220 В.

8.Следуя указаниям раздела «ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕ-

НИЙ» построить графики зависимости термоЭДС E от температуры t горячего спая для хромель – копелевой термопары Eхк(t) и хромель – алюмелевой Eха(t).

9.Следуя указаниям раздела «ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕ-

НИЙ» определить коэффициенты термоЭДС хромель – копелевой термопары αхк

ихромель – алюмелевой αха. Сравнить полученный результат с табличными значениями.

13

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дайте определение явления Зеебека.

2.Что представляет собой термопара?

3.Назовите основные физические причины возникновения термоЭДС и дайте объяснение каждой из них.

4.От чего зависит термоЭДС термопары? Запишите формулу термоЭДС.

5.Каков характер зависимости термоЭДС от разности температур спаев в случае, когда коэффициент термоЭДС одного проводника относительно другого можно считать постоянным?

6.В какой степени полученные значения коэффициентов термоЭДС для используемых термопар согласуются с табличными данными?

7.Из каких основных элементов состоит лабораторная установка и каково их назначение?

ЛИТЕРАТУРА

1.Савельев И. В., Курс физики : учеб. В 3 т. Т. 3 : Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц / И. В. Савельев. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 304 с.

2.Епифанов, Г. И. Физика твердого тела : учеб. пособие / Г. И. Епифанов. – 4-е изд., стер. – СПб. : Издательство «Лань», 2011. – 288 с.

14