МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

СНЯТИЕ ГРАДУИРОВОЧНОЙ КРИВОЙ ТЕРМОПАРЫ

Для определения величины электродвижущей силы термопары ис-пользуется метод компенсации, так как при измерении ЭДС вольтмет-ром всегда вносится ошибка, равная падению напряжения на внутрен-нем сопротивлении термопары.

Принцип измерений методом компенсации можно пояснить на при-мере схемы, показанной на рисунке 1.

Рисунок 1

Если ЭДС источника E_х меньше, чем ЭДС батареи E, то можно подобрать такие сопро-тивления резисторов R₁ и R₂, чтобы падение напряжения на резисторе R₁ было равно элект-родвижущей силе E_х. В этом случае ток на участке АЕ_хВ не протекает, что легко можно об-наружить с помощью нуль-гальванометра Г, включенного в цепь на этом участке.

Зная эдс Е и внутреннее сопротивление r батареи, а также сопротивления резисторов R₁ и R₂, можно с большой точностью рассчитать Е_х. По закону Ома ток в кон-туре АR₁BR₂EA равен

. (1)

Учитывая, что падение напряжения на сопротивлении R₁ равно Е_х, запишем

Е_х = I R₁. (2)

Решая совместно (1) и (2), получаем

. (3)

Рисунок 2

Чтобы не вносить в результат измерения ошибку, связанную с изменением ЭДС ис-точника с течением времени, в цепь вклю-чают симметрично тер-мопаре E_x нормальный элемент E_н, величина эдс которого строго постоянна (рисунок 2).

Включив в цепь с по-мощью перекидного ключа К нормальный элемент, можно подо-брать такие значения сопротивлений и , чтобы ток через гальванометр не протекал. Тогда согласно (3) бу-дем иметь

. (4)

Решая совместно (3) и (4), получаем

. (5)

В уравнении (5) ЭДС источника Е, с помощью которого достигалась компенсация, отсутствует.

4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1 Источник питания постоянного тока (вспомогательная батарея).

2 Нормальный элемент.

3 Магазин резисторов.

4 Двухполюсный переключатель.

5 Стандартная термопара.

6 Милливольтметр, проградуированный на стандартную термопару.

7 Исследуемая термопара.

8 Электрическая печь.

9 Гальванометр.

5 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Для исследования зависимости ЭДС термопары от разности темпе-ратур ее спаев используется электрическая цепь, схема которой изобра-жена на рисунке 3.

Здесь: Е - вспомогательная батарея;

Е_н - нормальный элемент Вестона; его ЭДС при температуре 20^oС равна 1,0183 B; при других температурах ЭДС нормального элемента определяется по формуле

Е_н = 1,0183 - 0,0000406(Т - 20^оС) (В),

где Т - температура ^оС;

Т_х - исследуемая термопара;

Т_с - стандартная термопара, подключенная к милливольтметру; c помощью этой термопары измеряется разность тем-ператур между горячим спаем (помещенным внутри пе-чи) и холодным (находящимся при комнатной темпера-туре);

К - переключатель; c его помощью в цепь включают поочередно исследуемую термопару и нормальный элемент и счита-ют, что исследуемая термопара имеет такую же разность температур спаев, как и контрольная;

ЭП - электропечь с рабочим напряжением 220 В.

Рисунок 3

6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1 Проверить цепь по схеме (рисунок 3).

2 Поместить в электропечь спаи контрольной и исследуемой термопар.

3 Поставить переключатель К в положение 1 (при этом в цепь включается нормальный элемент Е_н). Подобрать сопротивления так, чтобы ток через гальванометр Г отсутствовал. Величина сопротивления при этом порядка нескольких тысяч Ом.

4 Включить в сеть электропечь и, дав ей нагреться на 10⁰ выше комнатной температуры (что будет отмечено с помощью контрольной термопары и соединенного с нею милливольтметра), измерить ЭДС исследуемой термопары. Для этого переключатель К поставить в поло-жение 2 и снова подобрать R₁ так, чтобы ток через гальванометр не протекал. При этом величина сопротивления R₁ порядка единиц Ом.

5 Повторить измерения ЭДС термопары при увеличении разности температур DТ ее спаев через каждые 10⁰.

6 Эдс исследуемой термопары вычислить по формуле (5).

7 Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

Ен, мВ	, Ом	, Ом	r, Ом	DТ, оС	R1, Ом	R2, Ом	Еxi, мВ	ai	Dai

8 По полученным данным построить график E_x = f(DT), откладывая по оси абсцисс значения разности температур DT спаев, а по оси ординат - термоэлектродвижущую силу E_x.

9 Для всех значений E_x = f(DT) найти постоянную термопары a_i по формуле .

10 Определить <a>.

11 Вычислить <Da> методом средних значений.

12 Сделать вывод по работе и результаты представить в виде

a = < a > ± < Da >;