热电偶温差电动势测量与研究
【摘要】:通过在理论上进行分析推导和具体的实验研究,证明在一定
范围内,铜-康铜热电偶产生的电动势与加热时间存在线性关系，并提出了
改善实验误差的见解和建议。
【关键词】:数据整理 电动势 平均值 铜-康铜热电偶 冰水混合物 热
电偶温度计
【Abstract】:Derived by analyzing the theoretical and experimental study of specific, Prove that within a certain range, Copper - constantan thermocouple emf generated linear relationship with heating time,And proposed to improve the experimental error of the insights and recommendations.
【Key words】: Data processing 、EMF 、Average 、 Copper - constantan 、
hermocouple 、Iced water mixture 、 Thermocouple thermometer
一、 实验原理
热电偶亦称温差电路，是由A、B两张不同材料的金属丝的端点彼此
紧密接触而组成的。当两个接点处于不同温度时，在回路中就有直流电动
势产生，该电动势称温差电动势或热电动势。当组成热电偶的材料一定是，
温差电动势Ex仅与两接点处的温度有关，并且两接点的温差在一定的温度
范围内有如下近似关系式:
E??α(t -t0)
式中α称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶，α是不同的，
其数值上等于两接点温度差为1?时所产生的电动势。t工作端的温度。t。冷端的温度，为测量温差电动势，就需要在回路中接入电位差计。但测量仪器的引入不能影响热电偶原有的性质，例如不影响它在一定的温差t-t。下应有的电动势Ex值。要做到这一点，实验时应保证一定的条件，根据伏打定律，即在A、B两种金属之间插入第三种金属C时，若它与A、B的两连接点处于同一温度t。，则该闭合回路的温差电动势与上述只有A、B两种金属组成回路时的数值完全相同。所以，我们把A、B两根不同化学成分的金属丝的一端焊在一起，构成电热偶的热端。
二、 数据结果分析
室温:15.7? Ent=6.6×10ˉ4 N t。=0?
上述实验数据通过整理得(电动势求平均值):
E?-t 图如下:
E(mv) t (?)
如图:E?-t 图中的曲线近似一条直线，那么有: Eb — Ea
K= -----------，即较远的两点，取(25,0.77)和(95，3.77)两点
tb — ta
得:
3.77—0.77
K= ------------- =0.0429,即可有ā=0.0429。
95—25
E?а(t-t。)=0.0429
三、结果分析
报告
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在本实验的热电偶为铜-康铜热电偶,属于T型热电偶，其测温范围在270? - 400?之间，优点有热电动势的直线性好，低温特性良好，再现性好，精确度高。但是(+)端的铜易氧化。在本次实验中，我们把两根不同化学成分的金属丝的一端焊在一起，构成热电偶的
热端(工作端)。将另两端各与铜引线焊接，构成两个同温度的冷端(自由端)。铜引线与电位差计相连，这样组成一个热电偶温度计。
对于上述实验，我进行了误差分析，本次实验可能存在以下误差:
1、 随着实验的进行，冰水混合物可能溶化，不再维持0?，即t。可能随着时间
的推长而大于0?，这样导致а误差;
2、
3、
4、 升温过快而不稳定，导致温度计数有误差; 随着温度的升高，导致铜-康铜热电偶的电阻值变化，从而可能影响实验; 传感器头在使用过程中或许没有完全浸在冰水混合物中，或接触到保温杯壁，
从而对实验结果造成偏差;
5、
6、
传感器头在实验过程中或许没有接触恒温炉孔德底或壁，影响实验结果; 器材的急流误差等。
四、对本实验的见解及看法
1、本实验重在培养学生们的动手操作能力。实验过程的原理比较简
单，只需要我们大致的通过实验测出热电偶的温差电系数，了解温度计的原理。
2、 实验过程中，我们发现本实验堆升温测数据比降温测数据更容易，并且时间较短。
从而，我们对实验器材，特别是温控仪的散热有更高的期望，希望能减少我们在实验中所用的时间。
3、 实验中，用冰水混合物作为冷端的原因，主要是因为温度易控制，且在实验数据处
理方面显得更简便。
4、 实验中要求我们升温测一次，降温再测一次，得到的数据求平均值作为最终数据，
是因为温度不一致可能导致热电偶的电阻变化，从而出现电动势的偏差，这样做有利于减少误差，提高准确度。
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