热电偶热电势-温度曲线测定实验报告

热电偶的热电势—温度曲线测定

一、实验目的

通过本实验掌握热电偶测温的基本原理、热电偶的基本构造及直流电位差计的使用方法。 二、实验原理及方法

1．原理：热电偶由两种不同材质的金属A、B焊接而成。焊接端称为测量端，测量时将它置于测温场所感受被测温度，非焊接端要求温度恒定，称为参考端，又称自由端或冷端。两种不同材质的导体连接在一起，构成一个闭合回路，当两个接点的温度不同时，在回路中就会产生热电势。该热电势实际上是由接触电势和温差电势所组成。接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电势，而温差电势是对同一导体而言，是由于导体两端的温度不同而产生的电势。经分析闭合回路的总热电势为

EAB(T,T0)kTNAt??lndt eT0NBt由上式可知，热电偶总电势与自由电子密度NAt、NBt及两接点温度T、T0有关。电子密度不仅取决于热电偶材料的特性，而且随温度变化而变化，它们并非常数，所以对确定的热电偶材料，热电偶的总电势EAB(T,T0)成为温度T和T0的函数差，即

EAB(T,T0)?f(T)?f(T0)

如果冷端温度TO固定，f(T0)?C(参数)，则对确定的热电偶材料，其总热电势就只与测量端温度T成单值函数关系。

EAB(T,T0)?f(T)?C

2．方法：本实验采用镍铬－康铜热电偶。将热电偶的测量端插入温控干燥箱中加热，同时温控干燥箱中再插入一只温度计，用来确定温度。把热电偶的冷端点按正负极与UJ33a型直流电位差计的正负接线端子相连接，用于测量热电偶回路热电势。该型电位差计根据补偿法理

实验原理图

温控干燥箱热电偶温度计电位差计制成，可以修正冷端温度波动引入的误差。将数次加热温控干燥箱后测量的温度和对应的热电势数值记录在表格中，并绘制温度－热电势特性曲线。 三、实验设备

UJ33a型直流电位差计、镍铬－康铜热电偶、玻璃管式温度计、202—O型温控干燥箱 四、实验步骤

1．校准UJ33a型直流电位差计：将倍率开关K1旋到所需位置，K3旋到测量，旋转调零电位器，使检流计指针指零。将K2扳向“标准”，旋转工作电流调节旋钮，使指针指零。

2．打开温控干燥箱，设定预热到150℃，将玻璃管式温度计插入温控干燥箱。 3．将热电偶用导线与电位差计连接，组成测量电路，将热电偶的测温探头插入温控干燥箱内。

4．将K2扳向未知，调节读数盘，使指针返零，则被测值为读数示值之和与倍率的乘积，记录其数值。

5．随温控干燥箱内温度升高，采用相同的方法测量不同温度点对应的热电势，并记录数据。

6．实验完毕，关闭温控干燥箱，整理好仪器。 五、实验数据处理 1．数据记录 序号 温度（℃） 热电势（mv） 1 50-55 2 3 4 5 6 7 8 9 55-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-130 130-140 5.6-6.6 6.7-7.3 2.3-2.5 2.6-2.8 3-3.3 3.4-3.8 3.9-4.5 4.6-5.0 5.1-5.5 2．绘制温度－热电势曲线

提示：以温度为横坐标，热电势为纵坐标将上表中的数据描点之后连线。

3．实验误差分析

（1）电位差计与温度读数没能做到完全同步，两者时间间隔引起误差； （2）对温度读数时需要估读，读数时存在一定误差； （3）实验所用电位差计，温度计等存在系统误差。

六、注意事项

1.要先对直流电位差计校准再进行测量。 2.热电势与温度读取数值时的同步性。 七、思考题

1．热电偶回路中产生的总热电势是由哪两种电势组成的？这两种电势都是如何产生的？

2．热电偶回路中产生的总热电势和哪些因素有关？

答1. 热电偶回路中产生的总热电势包括接触电动势和温差电势，前者是由于两

种导体电子密度不同引起，后者是由于导体两端温度不同而产生的。 2. 热电偶回路中产生的总热电势与两种导体的电子密度有关，与导体两端温

度有关，电子密度不仅取决于热电偶材料，还随温度的变化而变化。