科大奥瑞物理实验——热电偶特性及其应用研究

实验名称：热电偶特性及其应用研究

1. 实验目的：

1. 掌握电位差计的工作原理和结构特点；
2. 了解温差电偶测温的原理和方法；
3. 学会电位差计的使用及注意事项。

2. 实验器材：

电位差计
标准电池
光电检流计
稳压电源
温差电偶
冰筒
水银温度计
烧杯

3. 实验原理

图 2.10.3 电位差计工作原理
实际的电位差计工作原理如图2.10.3所示，电源E、开关K0、可变电阻 、标准电阻R1、R等构成工作电流调节回路；标准电池Es、检流计G、开关K1和K2(S)构成工作电流校准回路；待测电动势Ex、检流计G0和开关K1、K2(X)构成待测回路。使用时，首先使工作电流标准化，即根据标准电池的电动势调节工作电流I。将开关K2合在S位置，调节可变电阻 ，使得检流计指针指零。


这里t是热端温度，t0是冷端温度，c称为温差系数，表示温差相差1℃时的温差电动势，其大小决定于组成电偶的材料。
温差电偶可以用来测量温度。测量时，使电偶的冷端温度t0保持恒定(通常保持在冰点)。另一端与待测物体相接触，再用电位差计测出热电偶回路中的温差电动势，如图2.10.5所示。只要该电偶的电动势与温差间的关系事先标定好，就可以求出待测温度，或者根据有关的温差电偶分度表查出相应的温度。

4. 实验内容与步骤

测铜—康铜热电偶的温差系数
(1).按图2.10.6接好电路.根据室温求出标准电池电动势的数值，按电位差计的使用方法(参见仪器简介)调节好电位差计。
(2).加热杯中的液体，至一定温度后停止加热，在读出水银温度计的读数的同时用电位差计测出温差电动势的大小。在液体冷却过程中，高温端温度每降低5℃，测量一次温差电动势，测8组以上数据。

【注意事项】
1.电位差计的调节必须按规定步骤，线路中极性不可接反。
2.实验操作要谨慎，注意标准电池的接入，正接正，负接负，严防两极短路。

5. 实验记录

6. 数据处理及误差分析

误差分析：
(1)控温试验仪温度已达到设定温度，但电偶高温段还未被加热到指定温度，导致误差；
(2)看指针是否指向中线时的视觉误差导致Ex测量不准;
(3)测量仪器(电位差计、检流器)的误差。

建议:
(1)加热仪达到设定温度后等待会再测相应电动势;
(2)多次测量，求平均值，减小偶然读数误差;
(3)定期检查和更换仪器。

7. 思考题及实验小结

实验小结：
通过实验，我明白了电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表．在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。