温差电动势(精)
热电偶温差电动势校准
热电偶温差电动势校准
热电偶是一种常用的温度测量仪器，它由两种不同材料制成的导线组成，通常是铜和镍铬合金。
当两种不同材料的导线焊接在一起时，它们之间就会形成一个热电偶，可以测量温度差产生的电动势。
热电偶的校准是确保其测量准确性的重要步骤。
热电偶的校准通常涉及以下步骤：
1. 准备标准温度源：选择一种已知温度的温度源，例如电阻器或恒温水浴，将其设置为校准温度。
2. 连接热电偶：将热电偶的一端连接到标准温度源，另一端连接到数字万用表或热电偶校准仪上。
3. 测量电动势：记录数字万用表或热电偶校准仪上显示的电动势值。
4. 计算校准系数：根据电动势和校准温度，计算热电偶的校准系数。
校准系数是一个标量，表示热电偶在特定温度下的电动势输出值与实际温度之间的关系。
5. 重复校准：如果热电偶在使用过程中受到温度变化的影响，需要重新进行校准。
需要注意的是，热电偶的校准需要在特定的温度范围内进行，并且需要使用标准温度源，以确保校准的准确性。
此外，热电偶在长期使用过程中可能会出现老化或损坏，需要
定期进行校准和维护。
热电偶温差电动势的测量 说明书
测量数据可显示，SV 显示器交替显示设定值/提示符（3sec/0.5sec） 设定值 设定值 ALM1 ALM2
四、有关参数的设定及功能的解释： 1．仪表的自整定功能（AT） ： （1）在内部参数层中将自整定功能（AT）设置成 ON 后，按 SET 键即启动自整定功能， （自整定 系统的 P、I、D 参数） ，仪表返回至正常 PV/SV 显示，而面板上 AT 灯开始闪烁、同时（SV）窗口交替 显示设定的温度值和自整定符号“AT ”。 （2）注意：在将自整定功能（AT）设置成 ON 后，在整个自整定过程中，系统不允许修改任何值 （包括加热上限温度的设定） ，若要修改参数先将（AT）设置成 OFF。 （3）低 SV 值的自整定：为防止自整的超调太大，可以在低于设定值 SV 的某一个值处进行自整 定，这个低于的量由仪表量程 P—SH（高满度显示值设定）/P—SL（低满度显示值设定）和 USTP（低 PV 值自整定修正）共同决定；USPT 值是量程的百分比，在 0—400 度量程下，如果 USPT=2.0 那么实 际降低的值为(400-0)×2.0%=8，也就是说在自整定状态下值将降低 8℃。 2．手动/自动无扰动切换：在 PV/SV 显示状态下，按⊳键一下，SV 显示器千位数上出现 H，后三
E x ≈ α (t − t0 )
图（1）
图（2）
式中 α 称为温差电系数，对于不同金属组成的热电偶, α 是不同的，其数值上等于两接点温度差为 10C 时所产生的电动势。 为了测量温差电动势，就需要在图（1）的回路中接入电位差计，但测量仪器的引入不能影响热电 偶原来的性质，例如不影响它在一定的温差 t − t0 下应有的电动势 E x 值。 要做到这一点， 实验时应保证一定的条件。 根据伏打定律 ， 即在 A、B 两种金属之间插入第三种金属 C 时，若它与 A、B 的两 连接点处于同一温度 t0 ，如图（2） ，则该闭合回路的温差电动势 与上述只有 A、B 两种金属组成回路时的数值完全相同。所以， 我们把 A、B 两根不同化学成份的金属丝的一端焊在一起，构成 热电偶的热端 （工作端） 。 将另两端各与铜引线 （即第三种金属 C） 焊接，构成两个同温度（ t0 ）的冷端（自由端） 。铜引线与电位 差计相连，这样就组成一个热电偶温度计，如图（3）所示。通 常将冷端置于冰水混合物中，保持 t0 = 0 � C ，将热端置于待测温 图（3） 度处，即可测得相应的温差电动势，再根据事先校正好的曲线或 数据来求出温度 t 。 【实验仪器】 UJ-31 型电位差计,DHBC-1 型标准电势与待测低电势 （或 BC9a 标 准 电 池 ） ， AZ19 型直流检流计， DHT-2 型多档恒流控温实验仪等。 【实验内容】 1．熟悉 UJ-31 型电位差计各旋钮的功能，掌握测量电动势的基本要领。
温差电动势的测量
温差电动势的测量热电偶是一种应用十分广泛的温度传感器，它可以测量微小的温度变化，并广泛的应用于非电量的电测。
例如，由热电偶制成的热电偶湿度计已广泛应用于农业科学中植物水势的测定和渗透势的测定。
因此，了解热电偶十分必要。
本实验介绍热电偶的原理与温差电动势的测量方法。
一、实验目的1. 了解电位差计的工作原理，学会用箱式电位差计测量热电偶的温差电动势。
2. 学会用数字电压表测量热电偶的温差电动势。
3. 了解热电偶的测温原理和方法。
4. 学会使用光点式或数字式检流计。
二、实验仪器UJ31型箱式电位差计、热电偶、光点式或数字式检流计、标准电池、直流稳压电源、温度计、电热杯、保温杯。
三、实验原理1．热电偶两种不同金属组成一闭合回路时，若两个接点A、B处于不同温度t0和t，则在两接点A、B间产生电动势，称为温差电动势，这种现象称为温差现象。
这样由两种不同金属构成的组合，称为温差电偶，或热电偶。
热电偶是一种常用的热电传感器，利用它可以测量微小的温度变化。
温差电动势ε的大小除和热电偶材料的性质有关外，另一决定的因素就是两个接触点的温度差(t－t0)。
电动势与温差的关系比较复杂，当温差不大时，取其一级近似可表示为：ε＝C（t－t0）式中C为热电偶常数（或称温差系数），等于温差1℃时的电动势，其大小决定于组成热电偶的材料。
例如，常用的铜-康铜电偶的C值为4.26×10-2mV/K，而铂铑-铂电偶的C值为6.43×10-3mV/K。
热电偶可制成温度计。
为此，先将t0固定（例如放在冰水混合物中），用实验方法确定热电偶的ε-t关系，称为定标。
定标后的热电偶与电位差计配合可用于测量温度。
与水银温度计相比，温差电偶温度计具有测量温度范围大（－200℃~2000℃），灵敏度和准确度高，便于实验遥测和A／D变换等一系列优点。
2．数字电压表测量温差电动势由于数字式电压表的精度和准确度都很好，温差电动势的测量也可以采用数字电压表。
温度差的电动势原理
温度差的电动势原理
温度差的电动势原理是指当由于温度差引起两个接触点之间的导体或电解质内部存在电荷的分布，从而产生电压差或电动势。
这个原理被称为Seebeck效应。
具体来说，当两个不同材料或同一材料的不同部分之间存在温度差时，它们的自由电子将以不同的速度运动，产生一个电势差。
这是由于不同材料的热运动引起的电子的能级差异以及导电电子的散射过程。
这种电动势就是热电势差，被称为Seebeck电动势。
当两个不同温度的接触点通过导线相连时，导线内部的电子将受到电场的作用而产生漂移运动，从而形成电流。
这个现象称为热电效应，也被称为Seebeck效应。
温度差的电动势原理具有重要的应用，例如热电偶中利用温度差来测量温度，热电池中利用温度差来产生电能等。
接触电动势和温差电动势的产生原理
接触电动势和温差电动势的产生原理1. 概述电动势是指导致电荷在导体中移动的力，是电动力和电荷单位正电荷之间的关系。
电动势可以由多种方式产生，其中包括接触电动势和温差电动势。
本文将重点探讨接触电动势和温差电动势的产生原理及其相关知识。
2. 接触电动势的产生原理接触电动势是由两种不同金属直接接触时产生的电动势。
在接触处，金属之间的电子会发生迁移，导致带电情况发生变化，从而产生电动势。
接触电动势的产生原理主要包括以下几点：2.1 费米能级对齐原理费米能级是指在固体中，占据能级和未占据能级之间的分界线。
当两种不同金属直接接触时，它们的费米能级会趋向对齐。
如果两种金属的费米能级相差较大，电子将会从费米能级较低的金属向费米能级较高的金属转移，产生电势差。
2.2 阻隔层效应在两种不同金属直接接触时，通常会形成一个非导电的氧化层或其他低导电性物质的薄膜，称为阻隔层。
这个阻隔层会阻碍电子的自由传输，从而产生电势差。
2.3 温度效应接触电动势还会受到温度的影响。
温度升高会使金属内部的电子迁移速度增加，从而增强接触电动势的大小。
3. 温差电动势的产生原理温差电动势是在金属导体中，由于导体两端温度不同而产生的电动势。
其产生原理主要包括以下几点：3.1 热电效应热电效应是温差电动势产生的基础。
当导体两端温度存在差异时，导体中的自由电子会受到热运动的影响，从而产生电势差。
热电效应是温差电动势产生的主要机制之一。
3.2 Seebeck效应Seebeck效应是指在金属导体中，当两个不同金属导体的温度存在差异时，会产生由温度差引起的电势差。
Seebeck效应是温差电动势的重要表现形式，也是温差电动势产生的重要原理之一。
3.3 Thompson效应Thompson效应是指在导体内部存在温度梯度时，会产生由温度梯度引起的电势差。
Thompson效应也是导致温差电动势产生的重要原理之一。
4. 总结接触电动势和温差电动势的产生原理是电磁学中的重要知识点，对于理解电动势的产生机制与特性具有重要意义。
温差电动势实验结果分析
温差电动势实验结果分析电动势是一种重要的物理量，它反映了导体内某种电荷分布所引起的势能。
它与电容器、晶以及其他电子器件等有着密切的关系，在工程应用中发挥着重要作用。
为了研究和探究电动势的特点和性质，本实验就利用室温梯度做电动势研究。
本实验利用两个恒温热源，一个低温，一个高温，设置在池水上，在池水中放置探针，分别监测温度。
实验结果显示，当温差越大时，池水中温度的变化就越大，最高温差可达6℃。
在温度梯度下，除了中间水层以外，上层和下层水层仍然有一定的温度梯度，这也证明出温度梯度会引起电动势的形成。
实验结果还显示，温差的大小会直接影响电动势的大小和方向。
即使温度梯度会增大，在不同的温差下，也会对电动势的大小和方向产生一定的影响。
另外，当温差增加时，温度变化的速率也会提高，从而影响电动势的变化。
温度在构成电动势中起着重要的作用，若采用正确的温度，则可以有效控制电动势。
此外，温差还会影响流体及其中的泡沫和颗粒的运动以及流场的结构，如果温差过大，会使流体中的泡沫及颗粒失去生成电动势的能力，从而影响其形成温度梯度电动势。
此外，温差还会影响物质守恒定律，如果温差过小，物质的变化会变得很慢，也会影响电动势的变化。
在实际的实验过程中，有必要考虑温差的作用，以保证实验结果的可靠性。
本实验研究了温差电动势，其实验结果证明，温差会影响电动势的大小、方向和变化，必须考虑温差的作用，以保证实验结果的可靠性。
在今后的研究中，还可以进一步研究其他因素，如湿度、材料的类型等对电动势的影响，从而更好地了解电动势的特性。
总之，本文研究了利用室温梯度作电动势研究的实验结果，发现温差的大小会影响电动势的大小和方向，在今后的实验中必须考虑温差的作用，以保证实验结果的可靠性。
同时，对温差电动势还有很多有待深入研究的内容，未来有望得出更多精确有效的研究结果。
温差电动势
材料C做成的两根导线中的汤姆孙 材料 做成的两根导线中的汤姆孙 电动势大小相等方向相反,互相抵消 而 电动势大小相等方向相反 互相抵消;而 互相抵消 的接头的温度相同,故 且C与A及C与B的接头的温度相同 故 与 及 与 的接头的温度相同 两个接头珀耳帖电动势的代数和等于A 两个接头珀耳帖电动势的代数和等于 与B直接连接在同一温度下产生的珀耳 直接连接在同一温度下产生的珀耳 帖电动势,因此同样材料 因此同样材料C做成的两根 帖电动势 因此同样材料 做成的两根 导线的插入并不影响电动势的数值. 导线的插入并不影响电动势的数值 温差电偶有热容量小,测温范围大 测温范围大, 温差电偶有热容量小 测温范围大 灵敏度与准确度高等优点. 灵敏度与准确度高等优点
电流经过导体时具有热效应,但是 电流经过导体时具有热效应 但是 为什么回会使水变成冰呢?二者 为什么回会使水变成冰呢 二者 之间是否矛盾呢?这种现象有又是 之间是否矛盾呢 这种现象有又是 什么原理呢?还有 电场和磁场有关, 还有,电场和磁场有关 什么原理呢 还有 电场和磁场有关 而电场又和温差有关,那么磁场和温 而电场又和温差有关 那么磁场和温 差又有没有关系呢? 差又有没有关系呢 可惜我是没找到答案,不知哪位 可惜我是没找到答案 不知哪位 同僚可否告知…… 同僚可否告知
Eb=Πab(T2)-Πab(T1)+E’b-E’a
这样的装置称为温 差电偶,电动势 电动势Eab 差电偶 电动势 则称为温差电动势. 则称为温差电动势
与珀耳帖电动势Eab相应外加力 相应外加力 与珀耳帖电动势 的指向如上图所示这时回路中由温差 电动势Eab引起的电流是顺时针方向 电动势 引起的电流是顺时针方向 的(汤姆孙电动势比珀耳帖电势小得 汤姆孙电动势比珀耳帖电势小得 电流的方向由珀耳帖电动势决定). 多,电流的方向由珀耳帖电动势决定 电流的方向由珀耳帖电动势决定 在高温处自周围物体吸收热量, 在高温处自周围物体吸收热量 在低出则向周围物体放出热量,二者 在低出则向周围物体放出热量 二者 的差便是维持稳恒电流所需电能的来 源.
13.4 电动势 温差电现象
4
第13章 电流和磁场
温差电现象的现代应用实例： 温差电现象的现代应用实例：
压电控制装置
通向电子装置
钨 镍 绝缘体
芯片 扫描热显微镜
5 第13章 电流和磁场
扫描热显微镜简介
•性能： 性能： 性能 热探针针尖直径只有约30nm， 热探针针尖直径只有约30nm，可在数十纳 30nm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
米的尺度上，测出万分之一度的温度变化。 米的尺度上，测出万分之一度的温度变化。 •工作原理：通电流使探针加热并接近试样表面 工作原理： 工作原理 针尖和被测表面距离↓ 针尖和被测表面距离↓ →针尖散热↑ →温度↓； 针尖散热↑ 温度↓ 针尖和被测表面距离↑ 针尖散热↓ 温度↑ 针尖和被测表面距离↑ →针尖散热↓ →温度↑ 由此可反映出探针尖与试样表面间隙的大小。 由此可反映出探针尖与试样表面间隙的大小。 针尖与试样表面间隙的大小 当探针在试样表面上扫描时， 当探针在试样表面上扫描时，就能测出试样表面的 起伏状况。 起伏状况。
7 第13章 电流和磁场
ε12 = ∫ EK ⋅ dl = A非 / q
(1)
(2)
—— 电势升
由于非静电力只存在于电源中 所以电动势还可写为
ε=
∫
L
E K ⋅ dl
L应是包括电源的任意回路 应是包括电源的任意回路
2 第13章 电流和磁场
二、温差电现象（席贝克[Seebeck]效应，1821） 席贝克[ ]效应， ）
两种金属接成一个回路， 两种金属接成一个回路， 若两个接头处的温度不同， 若两个接头处的温度不同， 则回路中形成温差电动势。 则回路中形成温差电动势。 温差电动势产生的原因： 温差电动势产生的原因： Fe I I Cu 冷 接 头
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电位差计测量温差电动势 实验内容 注意事项 数据处理
实验简介 实验目的 实验原理 实验仪器
实验简介
1821年德国物理学家塞贝克（T J Seeback）发现：当 两种不同金属导线组成闭合回路时，若在两接头维持 一温差，回路就有电流和电动势产生，后来称此为塞 贝克效应。其中产生的电动势称为温差电动势，上述 回路称为热电偶 金属的赛贝克效应主要用于温度测量， 而半导体则用于温差发电
Es I Rs
实验仪器
UJ-36型电位差计（1号1.5V电池4节，9伏电池2节） 热电偶及加热装置，温度计
实验内容
1. 连接电路
实验内容
2. 校准工作电流 先将电位差计上功能开关 K调至“标准”， 调节面板右上角的“电流调节”旋钮， 使检流指“0”，此时工作电流即调好了
3. 测出室温下的初始电动势
实验原理
2. 电压补偿法原理 电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势 Ｅx是待测电源，Ｅ0是电动势可调的电源 调节Ｅ0至检流计指针不偏转， 即Ｅx＝-Ｅ0，电路达到平衡。 叫做补偿法
实验原理
3. 电位差计工作原理
回路1为工作回路
回路2为校准电流回路 回路3为测量回路 工作电流能使工作回路和校准回路达到补偿时
实验目的
1. 掌握电位差计的工作原理及使用方法 2. 了解热电偶产生温差电动势的原理及制作 3. 用箱式电位差计测热电偶的温差电电动势
实验原理
1. 热电偶测温原理
电动势和温差的关系 E＝α(t -t0）
用一只已知α值的热电偶，一端温度固定不变， 另一端与待测物体接触，再用电位差计测出热 电偶回路的电动势，就可以求出待测温度
制作：黄 勇
武汉理工大学物理实验中心
应预先将电位差计的示值调到相应位置， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ温度达到预定值时，再微调电位差计，以免损坏检流计.
教师检查数据后才能拆除电路，将面板上“倍率”开关旋到“断”
【预习思考题】
• （1）你如何理解模拟法？它的适用条件
是什么？ • （2）能否用直流电压表对静电场直接测 量？为什么？ • （3）用稳恒电流场模拟静电场的实验条 件有哪些？
先将K拨至“未知”，然后，调节右下方的读数盘， 使检流计指“0”，同时读出温度计和电位差计上 读数盘的数值。应注意的是面板上“倍率”开关， 若电势差太小，请选用×0.2
4. 加热测量
注意事项
电源, 热电偶的极性均不得接反。 电热杯禁止空烧。温度计不能与电热杯底部接触。 电热杯水量不要超过杯子的三分之二，以免沸水溢出烫伤. 每次测量时，一定要等温度稳定后再读数。 温度稳定的主要标志是：按钮按下时检流计指针基本不动.