![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Концентрация свободных электронов n – количество свободных электронов в единице объёма проводника.
I. Возникшее при этом электрическое поле
где е – заряд электрона. Разность потенциалов II.
где k – постоянная Больцмана, е – заряд электрона. Разность потенциалов
III. В общем случае контакта металлов, различающихся и работой выхода (А1
Зависимостью контактной разности потенциалов от температуры обусловлено явление термоэлектрического эффекта.
Согласно формуле (3) контактные разности потенциалов в горячем и холодном спаях будут различны: U12 ≠ U21 .
Полную электродвижущую силу Е, возникающую в замкнутой цепи и равную сумме скачков потенциалов называют термоэлектродвижущей силой (термоэдс): Пользуясь формулой (3) получим
где Замкнутая цепь, состоящая из двух разнородных проводников, создающая ток за счет различия температур контактов, называется термопарой. Используются термопары для измерения температуры. Согласно формуле (4) термоэдс термопары прямопропорциональна разности температур контактов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: проградуировать термопару и определить её удельную термоэдс.
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Экспериментальная установка (рис.4) состоит из термопары и гальванометра. Спай “а” термопары помещён в сосуд с водой I, находящийся при постоянной температуре Т 1. Спай “б” находится в сосуде с водой II, который будет нагреваться. В оба сосуда помещены термометры. При нагревании воды в сосуде II спай “б” прогревают до температуры Т2. В цепи возникает ток I1:
где E – термоэдс при разности температур Δ T=Т2 -Т1, R0 – сопротивление термопары и гальванометра, n1 – число делений на гальванометре, соответствующих температуре спая “б” Т2, i - постоянная гальванометра по току. Если, не изменяя температуры Т2 включить последовательно с гальванометром добавочное сопротивление R (рис.4), то величина термотока будет другой – I2:
где n2 – число делений на гальванометре, соответствующих температуре спая “б” Т2, но с включенным добавочным сопротивлением R. Исключив из уравнений (5) и (6) R0, получим:
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОБОРУДОВАНИЕ: термопара, гальванометр, нагревательный прибор, термометры, магазин сопротивлений, сосуды с водой.
ХОД РАБОТЫ:
А. ГРАДУИРОВКА ТЕРМОПАРЫ.
В данной работе градуируется термопара, состоящая из константана и меди. 1. Выключают внешнее сопротивление R. 2. Добиваются, чтобы температура в обоих сосудах была одинаковой, и в цепи не было тока. (Стрелка микроамперметра находится на нуле). 3. Включив электронагреватель, нагревают воду в сосуде II и фиксируют показания микроамперметра n1 через каждые 10°С. Производят отсчет до 100°С (373 К). Полученные данные заносят в таблицу1. Таблица 1.
1). Т1 - температура холодного спая. 2). Т2 - температура нагретого спая.
4. При температуре 1000 включают внешнее сопротивление R и снимают показания микроамперметра n2 . 5. Полученные данные заносят в таблицу 2. Таблица 2.
6. Выключают внешнее сопротивление. 7. Строят график зависимости 8. По графику градуировки определяют градуировочный коэффициент γ, т.е. зависимость возникающей в термопаре эдс от разности температур на ее спаях, как тангенс угла наклона графика к оси абсцисс
Б. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕРМОЭДС ТЕРМОПАРЫ.
1. Удельную термоэдс E0 рассчитывают три раза при различных значениях внешнего сопротивления R и n2 по формуле (8), где n 1- берется при 1000С, без сопротивления (R =0), Т1 - температура холодного спая, Т2 – температура горячего спая (373 К). 2. Рассчитывают абсолютную и относительную погрешность измерения удельной термоэдс. 3. Записывают окончательный результат в виде: ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ. 1. Что называют контактной разностью потенциалов? 2. Что называется работой выхода электрона из металла? От чего она зависит? В каких единицах измеряется? 3. Каковы причины возникновения контактной разности потенциалов? 4. Что называют термоэлектрическим эффектом? 5. От чего зависит величина термоэдс (вывести формулу)? 6. Каков физический смысл удельной термо-ЭДС? 7. Что такое термопара? Где находят применение термопары?
ЛИТЕРАТУРА 1. Грабовский Р.И. Курс физики. – СПб.: «Лань», 2009.
|