-
Дослідна установка та методика вимірювання
Методика дослідження полягає у вимірюванні за допомогою цифрового омметра величини опорів металевих дротяних резисторів, поміщених у термостат, при зміні температури.
Рис.3. Схема установки для дослідження температурної залежності електропровідності металів і ТЕРС термопари: ТХ, ТГ – опорна та вимірювана температури.
Опис схеми:
mV – мілівольтметр
(А-В) – термопара
– омметр
П – перемикач для резисторів
R1, R2, R3 – резистори
0, 1, 2, 3 – положення перемикача
Термостат – фізичне тіло або пристрій, що забезпечує сталість температури у системі; підтримує температуру на заданому рівні вмикаючи/вимикаючи нагрівальний або охолоджуючий елемент, чи змінюючи потік теплоносія.
Дослідна установка (рис.1) складається з термостата, в якому розміщені вимірювані провідникові матеріали та один із контактів термопари. Вимірювання опору здійснюється цифровим автоматичним омметром. Під’єднання резисторів до Омметра здійснюється перемикачем П. Вимірювання температури проводиться за допомогою термопари (А-В) та мілівольтметра. Залежність термоЕРС від різниці температур холодного Тх та гарячого Тг контактів (спаїв) можна вважати лінійною із достатньою для лабораторних досліджувань точністю: ЕТ = т∙(Тг – Тх),
де т – відносна диференційна термо-е.р.с. (чутливість) вибраного типу термопари, В/0С.
Таким чином, вимірюючи мілівольтметром термоЕРС ЕТ, можемо визначати температуру в термостаті Тг –
Тг = Тх + ЕТ /т ;
де Тх температура холодного контакту, яка дорівнює в даному випадку кімнатній температурі (температура клеми на макеті для під’єднання мілівольтметра). Якщо ЕТ вимірюється у мВ то т задається у мВ /°C (чутливість використовуваної термопари вказується у лабораторній інструкції).
У загальному – термоелектрорушійна сила ЕТ термопари залежить від температур Тх і Тг, а точна відповідність значень Тх, Тг і ЕТ задається спеціальними таблицями.
Для визначення середнього температурного коефіцієнту опору (ТКО) в достатньо широкій області температур, весь температурний діапазон спочатку розбивають на кілька – N послідовних ділянок, в залежності від виду графіку R(T) (при лінійній залежності –беруть крайні точки вимірювань). Для кожної ділянки визначається температурний коефіцієнт Ri.
де Ri=Ri+1 – Ri Ti=Ti+1 – Ti .
Середній температурний коефіцієнт для всього діапазону визначається як середнє арифметичне.
Питомий опір провідникових матеріалів визначається за формулою:
де R – опір, Ом; L – довжина, м; S – площа поперечного перерізу провідника, м2.
-
ЕТ, мВ
1 2
50
4
5
40
30
3
20
6
10
0 400 800 1200 t°C
Рис.4. Графіки температурної залежності термо-ЕРС для деяких типів термопар: 1 – хромель-копель, 2 – залізо-копель, 3 – мідь-константан, 4 – залізо-константан, 5 – хромель-алюмель, 6 – платина-платинородій.