ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ГРАДУИРОВАНИЕ ТЕРМОПАРЫ
Цель работы: ознакомиться с термоэлектрическими явлениями и работой термопары. Определить постоянную термопары.
Приборы и принадлежности: термопара, термостат, термометр, микроамперметр
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.
В замкнутой цепи, составленной из проводников первого рода, не возникает ЭДС, пока температура контактов одинакова. Если составить систему из двух различных металлов и один из спаев нагревать, оставляя другой холодным, то в цепи потечет ток. Контактная разность потенциалов обусловлена двумя причинами: различием в работах выхода электронов и различием в числе свободных электронов. приходящихся на единицу объема, в различных металлах.
Рассмотрим замкнутую цепь из металлов А и В, температуры спаев 1 и 2 равны соответственно Т1 и Т2 (пусть Т2>Т1). Контактная разность потенциалов в спае 1 равна:
U ab = (Ab/e) - (Aa/e) +(kT1/e) ln (noa/nob).
в спае 2
U ba = (Aa/e)- (Ab/e) +(kT2/e) ln (nob/noa),
где nо –концентрация электронов в металлах, А0 и Аb - работы выхода электрона из металла, е - заряд электрона.
ЭДС есть сумма скачков потенциала при обходе замкнутой цепи 
где 
.
Термоэлектродвижущая сила E прямо пропорциональна разности температур спаев T2-T1. Следует заметить, что формула не учитывает зависимость no и А от температуры.
Обратным термоэлектрическому оказывается явление Пельтье. Оно заключается в том, что при прохождении тока через спай двух различных металлов в спае выделяется или поглощается добавочное количество тепла по отношению к обычному теплу Джоуля –Ленца. Если при определенном направлении тока в спае выделяется тепло, то при обратном направлении тока в том же спае тепло поглощается.
С точки зрения классической электронной теории явление Пельтье объясняется следующим образом. В одном из спаев движение электронов, порождаемое внешней ЭДС, совпадает с тем, которое обусловлено разностью давлений электронного газа, в другом спае они противоположны. Таким образом разность давлений электронного газа в первом спае содействует движению электронов как носителей тока, ускоряя их. Энергия, затрачиваемая на это ускорение, получается за счет внутренней энергии места спая и поэтому температура спая понижается. Во втором спае разность давлений электронного газа противодействует движению электронов. В этом спае внешний источник тока затрачивает дополнительную работу, направленную на преодоление разности давлений. В следствии этого температура спая повышается.
Тепло Пельтье определяется соотношением Q =П× I××t,где I -сила тока, t-время протекания тока, П - коэффициент Пельтье порядка 10-2¸10-3В для металлов и 3×10-1¸10-3В для полупроводников.
ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.
1. Ознакомиться с работой схемы: R Г- сопротивление гальванометра, R доп.- дополнительное сопротивление, K-переключатель, 1 и 2 спаи различных металлов. находящиеся при температурах Т1 и Т2.
Спай 1 поддерживается при постоянной температуре Т1,
температура Т2 спая 2 изменяется.
2. Применим к замкнутому контору закон Ома:
E= I 1(R Т + R Г)
где R T- сопротивление термопары, 
-термо ЭДС. Учтя, что R Т << R Г , имеем
E= I 1 R Г
Сопротивление гальванометра неизвестно и поэтому его нужно исключить. Это можно сделать, написав два уравнения
E= I 2(R г + R доп.) E= I 1 R Г.
Отсюда: 
где I 1- ток в цепи без добавочного сопротивления, I 2 -ток в цепи с добавочным сопротивлением.
3. Зафиксировать значение температуры холодного спая Т1. Включить нагреватель и заносить показания микроамперметра в таблицу через интервал температур (3¸5)oС с дополнительным сопротивлением и без него до температуры (80¸ 90)оС.
4. Построить зависимости I 1= f (T2 - T1) и I 2= j (T2 - T1) на одном графике, откладывая разность температур по оси абсцисс.
5. Рассчитать значения E по формуле (27) и построить зависимость E=a(T2-T1), откладывая значения E по оси ординат.
6. Определить a из графика как отношение приращения термо ЭДС DEсоответствующее приращению температуры DT.
7. Определить среднее значение постоянной термопары и погрешность. Результаты записать в виде 
.
Термопара типа -
Т0= 0С;
aтабл= мкВ/град
Таблица 1
| № | T1, oС | T2, oС | T2 - T1, oС | I 1, мкA | I 2, мкA | E, мкВ | 
|
| … | |||||||
| n |
Справочные данные: Термопара - хромель - капель; Rдоп = 74,3 Ом.
| Материал термопары | aт, мкВ/ град |
| хромель - капель |