19. Wyznaczanie charakterystyki termopary ε

19. Wyznaczanie charakterystyki termopary
Cel:
 Poznanie mechanizmu zjawisk termoelektrycznych (Seebecka i Peltiera).
 Poznanie zasady pomiaru temperatury przy pomocy termopary.
 Wyznaczenie współczynnika termoelektrycznego termopary.
Pytania i zagadnienia kontrolne:





Wyjaśnić powstawanie kontaktowej różnicy potencjałów na styku dwóch metali na
podstawie elektronowej budowie metali.
Przedstawić mechanizm powstawania siły termoelektrycznej.
Zjawisko Seebecka i Peltiera.
Budowa i charakterystyka termopary.
Zależność siły termoelektrycznej od temperatury dla różnych termopar.
Opis ćwiczenia:
Końce termopary wykonanej z nieznanych materiałów umieszczone są w długiej,
ceramicznej rurce, na którą nawinięta jest spirala grzejna podłączona poprzez autotransformator do źródła prądu zmiennego. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki tej
termopary, tj. określenie zależności siły elektromotorycznej  od różnicy temperatur
  T  T0 między dwoma końcami termopary, z których jeden jest podgrzewany do temperatury T , a drugi przez cały czas znajduje się w temperaturze otoczenia T0 . Do odczytu siły
elektromotorycznej  używamy czułego miliwoltomierza cyfrowego, natomiast temperaturę
T odczytujemy z podłączonego do układu termometru.

~
T
T
T0
Rys. 19.1 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyki termopary
Zwiększając stopniowo natężenie prądu płynącego przez spiralę, odczytujemy
temperaturę T wewnątrz ceramicznej rurki oraz wskazania  miliwoltomierza. Po
osiągnięciu maksymalnej temperatury TMAX , podanej w instrukcji wykonania ćwiczenia,
wyłączamy grzanie i podczas stygnięcia układu odczytujemy wskazania  miliwoltomierza,
odpowiadające malejącej temperaturze T .
Obliczmy wartość średnią  wskazań miliwoltomierza odpowiadających tym samym
wartościom   T  T0 podczas ogrzewania i schładzania układu. Sporządzamy wykres
zależności   i wyznaczamy współczynnik termoelektryczny nieznanej termopary.
Literatura:
1. Daca T., Łukasiewicz M., Włodarski Z., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Skrypt dla
studentów I i II roku studiów stacjonarnych i zaocznych, WSM, Szczecin (dostępne
wydania).
2. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Cz. 1, praca zbiorowa pod red. J. Kirkiewicza, WSM,
Szczecin, 2001.
3. Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa (dostępne wydania).
4. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, praca zbiorowa pod red. T. Rewaja,
PWN, Warszawa (dostępne wydania).
5. Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, praca zbiorowa pod red. T. Rewaja, Wydawnictwo
Politechniki Szczecińskiej, Szczecin (dostępne wydania).
6. Dryński T., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa (dostępne wydania).
7. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.3, PWN, Warszawa (dostępne
wydania).
8. Bobrowski C., Fizyka: krótki kurs, WNT, Warszawa (dostępne wydania).
9. Orear J., Fizyka T.1, WNT, Warszawa (dostępne wydania).