E温差电动势的测量
1 / 1 图1 热电偶 tE 1t
热端 0t
冷端 康铜
铜 实验名称 温差电动势的测量
一、前言
1821年德国物理学家塞贝克（T.J.Seeback）发现：两种不同金属导线两端接合成回路，当结合点的温度不同时，在回路中就会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。
在实际测量中，为了提高测量精度，使测量更加方便快捷，经常将一些非电学量（如温度、速度、长度等）转换为电学量进行测量。热电偶就是这样一种利用温差电效应制作的，将非电学量（温度）转化成电学量（电动势）来测量的一个实际例子。用热电偶测温具有许多优点，如测温范围宽、测量灵敏度和准确度较高、结构简单不易损坏等。此外由于热电偶的热容量小，受热点也可做得很小，因而对温度变化响应快，对测量对象的状态影响小，可以用于温度场的实时测量和监控。因此，热电偶在温度测量、温差发电和控制系统中得到广泛应用。
二、教学目标
1、观察并了解温差电现象。
2、掌握电势差计的工作原理，学会使用箱式电势差计。
3、通过测量热电偶的温差电动势，学会对热电偶进行定标的方法。
4、学会使用光点式检流计。
三、教学重点
1、热电偶的定标。
四、教学难点
1、箱式电势差计的使用。
五、实验原理
图2 tE与10tt的线性关系曲线 1t
热端
10ttC tEV
10tt tE 两种不同金属（如铜和康铜）组成一个闭合回路，如图1所示，当两个接触点温度不同，则在两接触点间将产生电动势，回路中会出现热电流，此现象称为温差电现象，产生的电动势称为塞贝克电动势，也称为温差电动势。这种由两种不同金属焊接并将接触点放在不同温度下的回路称为热电偶，其高温端称为自由端或工作端，低温端称为自由端或冷端。热电偶的温差电动势大小由热端和冷端的温差决定，其极性热端为正极，冷端为负极，其关系式如下：
210101()()2tEtttt＝ （1）
式中tE为温差电动势，1t为热端温度，0t为冷端温度，和是由构成热电偶的金属材料决定的常数。当冷热端温差不大时，，上式可简化为：
10()tEtt （2）
故温差电动势tE与冷热端温差01tt成线性关系。比率系数称为温差电偶的温差系数或称热电动势率。
将热电偶，电势差计等其他相关仪器组合在一起便构成了热电偶温度计。当已知冷端温度，并测出其温差电动势后，便可求出热端温度：
10tEtt （3）
显然，使用热电偶温度计测量温度时，必须进行定标。所谓定标就是要确定温差电动势的大小与温度差的对应关系，即确定热电偶温差系数的值。实验中，由于热电偶热端温度1t不可能很高，故可通过式（2）作出tE与10tt的线性关系曲线，用图解法求出。如图2所示，在曲线上取tE与10tt，则有
10()tEtt （4）
六、实验仪器
图3 箱式电势差计工作原理图 D
图4 UJ31型箱式电势差计面板示意图及实验电路图 UJ31型箱式电势差计，直流复射式检流计、铜-康热电偶、标准电池、高稳定直流电源、保温瓶、搪瓷杯、温度计、导线。
1、UJ31型箱式电势差计
箱式电势差计与线式电势差计都是利用补偿法原理，但箱式电势差计不仅测量方便而且提高了测量精度，适用于科研和生产。UJ31型箱式电势差计属于“定流变阻式”电势差计，其简化原理图如图3。图中E为工作电源；nR为工作回路的限流电阻；sE为标准电池；xE为待测电动势；sR称为工作电流调定电阻，提供一个标准电压与标准电池的电动势相互补偿，以确定工作电流；xR称为测量电阻，提供一个标准电压与未知电动势相互补偿，从而测出待测电动势。
UJ31型箱式电势差计是一种低电势，双量程的电势差计，其工作电流为10mA，需外接5.7~6.4V的工作电源，其面板如图4所示，各旋钮、按键介绍如下：
(1) 0K为量程开关。当0K指向“×10”档时最大量程为171mV，指向“×1”档时最大量程为17.1mV。
(2) 2K为工作状态转换开关，有“标准”、“测量”和“断开”三种状态。
(3) 1K接通检流计的按钮式开关，有“粗”和“细”两个。
(4) sR为标准电池的温度补偿旋钮，它是一个可调电阻，示值已换算成电压，使用时根据标准电池电动势的大小取值。因标准电池的电动势与温度有关，故此旋钮有温度补偿之称。
(5) 调流盘nR分为1nR（粗）、2nR（中）、3nR（细）三个调节盘，是为进行电流标准化的调节电阻，便于迅速达到补偿。
(6) 测量盘xR分为两个步进式测量旋钮1IxR、2IIxR和一个带游标的滑线式转盘3IIIxR，用于调节xR上的电压降与xE达到补偿，并由三盘上示值读出待测电动势。
2、直流复射式检流计 AC15/6型
直流复射式光点检流计是一种测量微弱电流（81110~10A）的磁电式检流计，它无指针，靠光标读数，无固定的零点，一般常用来检测有无电流或作为零位测量法的“指零”仪表。与指针式检流计相比，直流复射式检流计以光路系统代替金属指针，从而减少了指针的转动惯量，缩短了测量的反应时间；光点经过多次反射又增加了“光指针”的长度，提高了测量系统的灵敏度。其使用方法如下：
(1) 待检测电流由左下角标示的“＋”、“－”两个接线端接入，一般不考虑正负。
(2) 电流的大小由投射到刻度尺上的光标来指示。产生光标的电源插口在仪器背面。由于光标电源有AC220V和AC6V两种，所以要注意光标电源的选择开关应和实际相符。
(3) 测量时，应先接通光标电源，见到光标后，将分流器开关由“短路”转到“×0.01”档，观察光标是否指“0”，如果光标不在“0”点，应使用零点调节器和标盘微调器，把光标调在“0”点。如果找不到光标，可以将检流计的分流器开关置于“直接”处，检查仪器内的小灯泡是否发光。
(4) 仪器的偏转线圈并联不同的分流电阻，可以得到不同的灵敏度。使用时，应从检流计的最低灵敏度×0.01档开始测量，如果偏转不大，再逐步提高灵敏度．本实验中要求灵敏度达到“×0.1”。
(5) 测量中当光标摇动不停时，要转向短路档，使线圈作阻尼振动，较快静止下来。检流计悬丝所能承受的最大拉力只有零点几克，所以使用时注意不能振动、倾斜。当实验结束时，必须将分流器置于短路档，以防止线圈和悬丝受到机械振动而损坏。
3、标准电池
标准电池是一种作电动势标准的原电池，分为饱和式（电解液始终是饱和的）和不饱和式两类。不饱和式标准电池的电动势tE随温度变化很小，一般不必作温度修正，但在恒温下tE仍有变化，不及饱和式的稳定，而且当电流通过不饱和式标准电池后，电解液增浓，长期使用后会失效。饱和式标准电池的电动势较稳定，但随温度变化比较显著。
本实验所用的为饱和式标准电池，该电池在20℃时的电动势为20E=1.01860V，在偏离20℃时的电动势可以下式估算：
23620()[39.94(20)0.929(20)0.0090(20)]10sEtEtttV
使用标准电池时需注意正负极不能接错，不能短路，不准用万用表测其端电压，不可摇晃、振荡、倒置，通电时间不能太长，一般仅允许通过小于1A的电流。
七、实验内容与步骤
1、合理布置仪器，按图4正确连接线路。接线时需断开所有开关，电势差计上0K应旋至空档位（断开）；2K旋至“断”档，并注意工作电源E、标准电池0E及热电偶热端、冷端的极性不可接错。
2、接通检流计电源，将分流器旋钮旋至“×0.1”档，调光斑“零位”（即机械调零）。
3、校准电势差计。
(1) 接通工作电源，根据室温由表格查出对应温度下标准电池电动势sE的值。将电势差计上sR旋扭转至与sE相应的值。将0K拨至“×1”档，2K拨至“标准”。
(2) E调到6伏左右，点按1K的“粗”按钮，先后调节1nR（粗）和2nR（中），将检流计光斑对准零刻度线（粗校）；按下1K的“细”按纽，调节3nR（细）再次将检流计光斑对准零刻度线
（细校）。此时工作回路与标准回路达到补偿，电势差计已被校准。
4、测试热电偶温差电动势。
(1) 将电势差计上的2K拨至“未知1或2”，在保温瓶中放入一定量冷水，并将盖子盖好。读出插入瓶中温度计的示值作为冷端温度0t。将开水倒入电热杯，盖好盖子，插入其中温度计的示值作为热端温度1t。选定一个起始测量温度，先进行粗测：点按1K“粗”按纽，调节1IxR和2IIxR使检流计光斑对准零刻度线；然后进行细测，按下1K“细”按纽，调节2IIxR和3IIIxR使检流计光斑再次指零，此时立即记下1t，再记下1IxR、2IIxR、3IIIxR示值之和，即为热电偶在该瞬时温差下的温差电动势tE。
(2) 热端温度采用自然冷却法，要求热端温度1t每下降3~5C 测一次温差电动势，连续测8组数据，填入表格。
5、实验完毕，处理实验用水，整理仪器。
八、数据表格及数据处理
1、数据表格
2、热电偶温差电动势的定标曲线如下图； 1 2 3 4 5 6 7 8
热端温度1t(℃) 70.0 67.0 64.0 60.8 57.8 54.0 50.5 46.0
冷端温度0t(℃) 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8 14.8
10ttt(℃) 55.2 52.2 49.2 46.0 43.0 39.2 35.7 31.2
温差电动势tEmV 2.2149 2.0772 1.9518 1.8425 1.6903 1.5414 1.3880 1.2008
图5 热电偶温差电动势的定标曲线图
取tE，10tt，如图A(58.0，2.336)，B(34.0 ,1.315)，则热电偶温差系数
12.3361.3150.0425()58.034.0ABABEEmVCtt
温差电动势的经验方程为：100.0425()()tEttmV
九、指导要点及注意事项
1、线路接好后，要仔细检查，确认无误方可接通电源，特别要注意正负极的连接，断开电源时，应先断开校准回路。
2、所有的接线必须接好不能出现虚接，标准电池和电势差计的工作电源以及温差电动势的正负极不能接反。
3、量程开关0K在“×1”“×10”两档中间有一空白档，此时电势差计处于断开状态。实验操作完毕，应将0K旋置空档位（断开位），2K旋置“断”档。
4、箱式电势差计必须先粗校（测），再细校（测），保护检流计。
5、电势差计的工作电源电动势必须在要求范围内，如果电压表指示不准可将限流电阻nR调到中值后调节电压使光斑出现在零刻度线附近。
6、电势差计校准好之后，限流电阻nR（粗、中、细）不可再调动。因为调动nR将使工作回路中的电流发生变化，导致补偿状态被破坏。
温差电偶的定标实验报告
温差电偶的定标实验报告
温差电偶的定标实验报告
引言：
温差电偶是一种常用的温度测量仪器，广泛应用于各个领域。本实验旨在通过定标实验，验证温差电偶的准确性和可靠性，并探究其工作原理。
一、实验目的
本实验的主要目的是通过定标实验，验证温差电偶的准确性和可靠性，并了解温差电偶的工作原理。
二、实验原理
温差电偶是利用两种不同材料的热电效应产生电动势的原理来测量温度的。它由两根不同材料的导线组成，两端焊接在一起形成一个闭合电路。当温差电偶的两个焊点温度不同时，由于两种材料的热电效应不同，就会在电路中产生电动势。根据热电效应的原理，我们可以通过测量电动势的大小来确定温度差。
三、实验仪器与材料
1. 温差电偶
2. 温度计
3. 实验电源
4. 电压表
5. 多用途电压表
6. 电热水槽
四、实验步骤
1. 将温差电偶的两个焊点分别与电压表和多用途电压表相连。 2. 将温差电偶的一端放入电热水槽中，另一端悬空。
3. 打开电热水槽，调节水温，记录下温差电偶两个焊点的温度和对应的电动势值。
4. 重复步骤3，改变水温，记录数据。
5. 根据实验数据，绘制温度与电动势的关系曲线。
五、实验结果与分析
根据实验数据，我们可以得到温度与电动势的关系曲线。通过对曲线的分析，我们可以得出以下结论：
1. 温差电偶的电动势与温度呈线性关系，符合热电效应的基本原理。
2. 温差电偶的灵敏度随温度的变化而变化，这是由于不同材料的热电效应不同导致的。
3. 温差电偶的测量范围受到材料的限制，需要根据具体情况选择合适的温差电偶。
六、实验总结
通过本次实验，我们验证了温差电偶的准确性和可靠性，并了解了温差电偶的工作原理。温差电偶作为一种常用的温度测量仪器，在工业生产和科学研究中具有广泛的应用前景。然而，在实际应用中，我们还需要注意温差电偶的使用条件和限制，以确保测量结果的准确性。
七、参考文献
[1] 温差电偶的工作原理与应用. 仪器仪表学报, 2009, 30(3): 402-406.
变温霍尔效应
1 变温霍尔效应
摘要：
在本实验中，我们利用CTHM-1型变温霍尔效应仪中的恒温器和控温仪来控制温度，改变电流方向和磁场方向来消除某些副作用，采用范德堡测试法，来测得不同温度下样品的霍尔电压U，进而通过公式和已知的条件来求得不同温度下的霍尔系数R和载流子浓度n从而得到和验证了样品霍尔系数是随温度改变的，并确定了他们随温度改变的具体情况与图像。
关键词：
磁场 电流 载流子 变温 霍尔效应
引言：
对通电的导体或半导体施加一与电流方向相垂直的磁场，则在垂直与电流和磁场方向上有一横向电位差出现，这现象于1879年物理学家霍尔所发现，故成为霍尔效应。在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电导率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体电子理论的发展中，它起着尤为重要的作用。霍尔系数及电导率的测量是分析半导体纯度及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料点运输特征，至今任然是半导体材料研究工作中必不可少的一种常备测试方法。
在本实验中，采用范德保测试方法，测量样品霍尔系数及电导率随温度的变化。可以确定一些主要特征参数——禁带宽度，杂质电离能，电导率，载流子浓度，材料的纯度及迁移率，从而可以进一步探讨导电类型，导电机理及散射机理。
实验原理：
半导体内载流子的产生有两种不同的机制：本征激发和杂质电离。本征激发（如图1）的能量也即温度要求比较高，而杂质电离的温度要求比较低。多数半导体就参有一定量的浅杂质，参有Ⅲ族元素杂质的半导体为P型半导体（如图2），载流子主要是空穴；参有Ⅴ族元素杂质的半导体为N型半导体（如图3），载流子主要是电子。 2
图1 本征激发示意图 图2 受主杂质电离提供空穴导电
图3 施主杂质电离提供电子导电
载流子的电导率：半导体电导率也是随温度变化的，其规律如图4。（1）B点右侧为杂质部分电离的低温区，电导率σ随温度升高而增加。（2）A,B点之间为杂质电离饱和的温度区，杂质全部电离但本征激发不明显，电导率σ随温度升高而下降。（3）A点右侧为产生本征激发的高温区，本征激发加剧，电导率σ随温度升高而急剧增加。
导热系数测定
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导热系数的测定
热传导是热量交换（热传导、对流、辐射）的三种基本方式之一，导热系数（又称热导率）是反映材料热传导性质的物理量，表示材料导热能力的大小。材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移。在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。因此，某种材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力及杂质含量有关。在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。
材料又分为良导体和不良导体两种。对于良导体一般用瞬态法测量其导热系数，即通过测量正在导热的流体在某段时间内通过的热量。对于不良导体则用稳态平板法测量其导热系数。所谓稳态即样品内部形成稳定的温度分布时即为稳态。本实验就是用稳态法测量不良导体的导热系数。
【实验目的】
1. 了解热传导现象的物理过程，巩固和深化热传导的基本理论；
2. 学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数；
3. 学会用作图法求冷却速率；
4. 了解实验材料的导热系数与温度的关系。
【实验原理】
1. 导热系数
根据1882年傅立叶（）建立的热传导理论，当材料内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传向低温处，这时，在dt时间内通过dS面积的热量dQ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是热导系数，即：
dSdzdTdtdQ （1）
式中dtdQ为传热速率，dzdT是与面积dS相垂直的方向上的温度梯度，负号表示热量从温度高的地方传到温度低的地方，是导热系数。国际单位制中，导热系数的单位为W·m－1·K－1。
2. 用稳态平板法测不良导体的导热系数
设圆盘P为待测样品，如图1所示，待测样品P、散热盘B二者的规格相同，厚百度文库
用补偿法测量电池电动势
人学 物理实 验报告纸
姓名 学号 专业班级
指导教师 同组人 实验日期
实验名称
［实验目的］
1. 学习用补偿法测量电动势的基本原理。
2. 了解电位差计的基本结构、工作原理，并学会其使用方法。 ［实验原理］
1. 电位差计测量电池电动势原理
用电位差计测量电池电动势的原理是补偿法。如图 3.10-1所示，移动滑线变阻器AB的滑 动端C的位置，可以找到一处使检流计 G中的电流为零。 此时,C、B两点间的电压UCB=EX与 未知电动势EX互相补偿。若滑线变阻器上的电压分布事先加以标定 ，则可求出EX,这种测量电动
势的方法称为补偿法。
要精确测出EX,必须要求分压器（滑线变阻器）上的电压标度稳定而且准确。 为此，实际用的
电位差计会在电源回路中接人一个可变电阻 R,如图3.10-2所示,称为工作电流1调节电阻。E 和R串联后给分压器AB（标准电阻RAB）供电，调节R,使加到分压器AB两端的电压保持不变，从 而保证分压器AB上的电压标度不变。
为保证分压器AB上的电压标度不变，通常将一已知电动势为Es的标准电池接在待测电池位
置，如图3.10-2所示,然后将分压器调到标度等于 Es的C、D位置,此时若检流计G中没有电流, 则说明电压UCD与Es能互相补偿，分压器上的电压标度值未变；若G中有电流，则说明标度值变了， 此时，调节R使G中电流为零。经这样的校准后，电位差计就能按标度值进行测量了。这个过程 称为电位差计的标准化，亦即校准工作电流。 1 实际上，电位差计可以看成由三个回路组成，如图3.10-2所示:一是工作电流回路，E、R、 RAB组成，在校准工作电流和测量过程中都是通路；二是校准回路，由ES、RCD、G和S组成,
将开关S倒向Ex就形成此回路，在测量过程中此回路不通；三是测量回路,田RCD、G和S组 成，将S倒向Ex时形成，在校淮工作电流时此回路断开。 校准回路和测量回路也称为补偿回
稳态法测量导热系数
- 1 - 稳态法测量导热系数
TC—3型导热系数测定仪
杭州富阳精科仪器有限公司
（原杭州富阳电表厂） 实验讲义 - 2 - 导热系数的测量
导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与含杂志等因素都会对导热
数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过试验来具体测定。测量导热系数
的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。而在动态法中，待测样品的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。本试验采用稳态进行测量。
【试验目的】
用稳态法侧出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
【试验原理】
根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2）,若平面面积为S,在△t时间内通过面积S的热量△Q满足下述表达式:
Qt=S12TTh (1)
式中Qt为热流量,即为该物质的热导率(又称作导热系数),在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是W11mk。本试验仪器如图所示：
图 1 稳态法测定导热系数试验组装图
在支架上先放上圆铜盘P，在P的上面放上待侧样品B（圆盘形的不良导体），再把带发
热器的圆铜盘A放在B上，发热器通电后，热量从A传到B盘，在传到P盘，由于A、P
大学物理实验补充材料0612修订版 (1)
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 - 百度文库
1 实验4－6 空气比热容比的测定
1、按照如下示意图连接电路，注意温度传感器AD590和测温电压表的正负极不要接错。压力传感器直接连接测量空气压强的数字电压表。
2、利用传感器可将非电学量转换为电学量进行测量（阅读课本P82），如本实验中利用压力传感器和温度传感器将压强和温度转换为电压，利用数字电压表进行测量。
测空气压强的数字电压表用于测量超过环境气压的那部分压强，1KPa的压强变化产生20mV的电压变化。
温度传感器接6V直流电源和5KΩ电阻后，可产生5mV/K（将课本中5mV/℃改为5mV/K）的信号电压，即1开尔文的温度变化产生5mV的电压变化。
3、表4-6-1改为如下格式：
表4-6-1 数据记录参考用表
周围大气压强P0/(105Pa) 实验开始前测量的室温T0/mV 测量次数 状态Ⅰ压强显示值
P1/mV 状态Ⅰ温度T0/mV 状态Ⅲ压强显示值P2/mV 状态Ⅲ温度T0/mV 状态Ⅰ气体
实际压强P0+P1/(105Pa) 状态Ⅲ气体
实际压强P0+P2/(105Pa)
正常关闭 1
2
3
提前关闭
推迟关闭
说明：（1）开始实验前，预热仪器和调零后，将进气活塞和放气活塞都打开，记录此时测温电压表显示的室温T0 。周围大气压强值由实验老师告知。
（2）为便于比较实验结果，5次测量过程中，用打气球打气时，尽量将P1控制在相同的值。打气结束，将进气活塞也关闭，等待瓶内空气稳定。
（3）按照课本步骤3所述方法正常关闭活塞2测3次，提前和推迟关闭活塞2各测1次，提前和推迟的效果要明显一点。
（4）计算3次正常关闭活塞2时所得的的平均值和标准偏差。
4、完成课后思考题1、2，试给出理论证明。
5、 补充思考题：本实验中测空气压强的数字电压表灵敏度为20mV/Kpa，当数字电压表显示为温度传感器 5KΩ电阻 测温电压表
电位差计的使用
电位差计
郑凤翼主编.电工仪表与测量.人民邮电出版社,1999年11月第1版.
浙江工学院 中国计量学院 浙江丝绸工学院 杭州高等专科学校.工科物理实验教程.浙江大学出版社,1991年08月第1版.
赵文杰主编.工科物理实验教程.中国铁道出版社,2002年02月第1版.
江影主编.新编物理实验教程.科学出版社,2009年09月第1版.
辛旭平，周芹主编.一级物理实验.科学出版社,2008年06月第2版.
电位差计是电磁学测量中用来直接精密测量电动势或电位差的主要仪器之一。补偿法是电磁测量的一种基本方法。电位差计就是利用补偿原理来精确测量电动势或电位差的一种精密仪器，补偿法的测量准确度高。这种方法是将被测电压与仪器的标准电压进行比较而实现电压测量。电路在补偿状态时，被测电压回路无电流，测量结果准确度仅取决于电位差计的电源、标准电池、标准电阻和高灵敏度检流计，故它的测量准确度可达0．01％或更高。可用于精确测量电动势、电压、电流、电阻等电学量。其优点是，在测量时几乎不消耗被测对象的能量，不影响被测量原来的数值，测量结果稳定可靠，且具有很高的精度。电位差计又叫电位计，它有多种类型，其中十一线电位差计是一种教学仪器，它结构简单、直观性强，便于学习和掌握；而箱式电位差计是测量电位差的专用仪器，它使用方便、测量准确、稳定性好，在科学实验和工业生产中经常用到。它用途很广泛，不但可以用来精确测量电动势、电压，与标准电阻配合还可以精确测量电流、电阻和功率等，还可以用来校准精密电表和直流电桥等直读式仪表，有些电器仪表厂则用它采确定产品的准确度和定标，而且在非电参量(如温度、压力、位移和速度等)的电测法中也占有极其重要的地位。因此在工业测量自动控制系统的电路中得到普遍的应用。
【实验目的】
1.了解电位差计测量电位差或电动势的原理和方法。
2.学习并掌握UJ31型电位差计的使用方法。
3.用箱式电位差计测电源电动势及电压。
温差电动势产生的原理
- 1 - 温差电动势产生的原理
温差电动势的产生是因为两种不同物质在液态和固态时的粘滞度不同，因此在他们受到周围物体或气体分子碰撞时，就会发生一个偶然的，但却使热能转变成电能的“意外事件”。这种现象也被称为温差电现象，即温差电动势。
首先，我们应该对这种现象做一下解释。温差电动势是以晶体管作为整流器来实现的。晶体管的工作原理是由金属-氧化物-半导体(“ BJT”)结构组成。当两块半导体被连接起来，并且在两个半导体之间通入直流电流时，就会在它们之间形成一个势垒，导致载流子的复合和空穴的复合。这些载流子在复合的过程中，伴随着电荷的传递。当电流达到一定强度时，载流子复合速率与半导体的温度呈反比关系，即温度越高，载流子复合速率越慢，电流也就越小；反之，则载流子复合速率加快，电流也就增大。这样，晶体管就可以把直流电流转换成交流电流了。由于晶体管在放大信号方面具有很好的特性，所以大多数放大电路都采用它来实现电流的放大。但是，在电流放大过程中，电路必须对输入的直流电流进行整流，即整流，而这个整流的装置就是晶体管。因此，晶体管是一种整流元件。
而且还要在通过电场之前，将被放大的信号送到整流器中去进行整流，使直流变为脉动的直流，从而得到放大后的信号。
如果当时有什么物体存在着的话，那么在将正极和负极分别接上一只电阻的时候，两个电极之间将出现一个很大的电压。这就说明，在分别连接正负两极的情况下，正、负电极之间会有很大的电压产生。 - 2 - 通常情况下，通过整流作用得到的直流电压在大约0。 8伏左右。因为在1伏上下会产生很大的电压值，所以人们就会把这个现象称为温差电动势。人们通常利用这个特点制造温差电动势测量仪。这个仪器包括两个半导体，它们的两端相连接，并且处于不同的温度。假设测量的一端温度较低，另一端温度较高。那么，温度较高的一端就会向温度较低的一端扩散一些电子。这个扩散电子会有时从温度较低的一端流到温度较高的一端，而有时则会从温度较高的一端流到温度较低的一端。也就是说，这些扩散电子流动的方向并不完全一样。但是，虽然电子的移动方向各不相同，但是电子的移动方向都是遵循大致相同的方向的。
温差电动势产生原理
温差电动势产生原理
温差电动势是指当两种不同的金属在不同的温度下组成的电池，电池内部的金属间会产生电动势。这种电动势的产生是由于温度对金属电子的能量有影响，当温度升高时，金属电子的能量也会升高，电子会更加活跃，使得金属间的电子能量差增大，从而产生电动势。
温差电动势的大小取决于两种金属的电解电势差以及温度差。电解电势差是指两种金属在同一温度下组成的电池内部的电动势。温度差则是指两种金属在不同温度下组成的电池内部的电动势。因此，温差电动势的大小可以用如下公式计算：
温差电动势 = 电解电势差 × 温度差 × 常数
其中，常数是指温度差对电动势的影响系数。常数的值通常在0.005~0.006之间，取决于所使用的金属。
温差电动势的产生可以用来制造温差电池，这种电池通常用于测量温度，例如温度计、温度传感器等。
此外，温差电动势还可以用于制造温差发电机，这种发电机通常用于利用低温热源产生电能，例如太阳能发电、生物质能发电等。 温差电动势还可以用于制造温差热电转换器，这种转换器通常用于利用温差产生电能，例如汽车发动机热电转换器、工业废热利用系统等。
总的来说，温差电动势是一种具有广泛应用前景的能源转换技术，可以为我们提供更多的能源选择和节能减排的机会。
用补偿法测电动势
用补偿法测电动势 Determinnation of Electromotive Force by Potentionmeter 电位差计是利用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器。通过实验，要求掌握补偿法测量电动势的原理，以及使用电位差计的方法和技巧，从中还可受到正确使用精密仪器的训练。
[实验器材]
UJ31型低电势直流电位差计一台、检流计一台、标准电池一个、直流稳压电源一台、温差电偶一付、导线6根、温度计一个。
[实验原理]
1．热电偶测量温度的物理基础
由两种不同的金属或组份不同的合金构成回路，若两个接点A、B处于不同的温度t0 和t，则回路中将有电流产生，这就是温差电现象，相应的电动势称为温差电动势。这两种金属（或组份不同的合金）所构成的回路称为热电偶。
温差电动势的大小除了和热电偶材料性质有关外，唯一决定的因素就是两个接触点的温度差（t-t0）。在一定的温度范围内，热电偶的温差电动势E与温度差的关系近于线性，即E=C(t-ti)。
2．电位差计的工作原理
UJ31型电位差计是采用补偿原理测量电动势（或电压）的一种精密仪器，工作原理如图5-1
所示。其中Rt、RN和具有滑点C点的电阻RAB均是电位差计的构件。而由工作电源E、电阻Ri（可以调节）、RN及RAB串联而成的电路称辅助电路。通过调节Rt可改变电路的工作电流。使用电位差计，基本上可分为两个步骤掌握用万用电表测量电流、电压、电阻的方法。 图5-1 电位差计原理 (1)校准 将开关K与“1”接通，则标准电池EN、检流计G与RN形成补偿电路（也称标准电路）。调节Rt使辅助电路的工作电流I0为某值时，可使RN两端的电压与标准电池电动势EN相补偿，检流计中无电流通过，所示
EN=I0RN
即
I0=EN/RN (2)测量 将开关K与“2”接通，此时待测电压EN、检流计与电阻RAB中的一部分（即AC间电阻）构成补偿电路（称测量电路）。移动滑点C，使