ТЕРМОПАРА

В 1821 г. немецкий физик Томас Зеебек открыл явление, названное впоследствии его именем, заключающееся в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разных проводниковых материалов, появляется ЭДС (так называемая термо ЭДС), если места контакта этих материалов находятся при разных температурах. В простейшем виде, когда электрическая цепь состоит из двух различных проводников, она носит название термоэлемента, или термопары.

Томас Зеебек

Рис. 37. Томас Зеебек

Сущность эффекта Зеебека заключается в том, что средняя энергия свободных электронов в проводнике зависит от его температуры. Поэтому, если вдоль проводника имеется перепад температур, то на его горячем конце свободные электроны имеют большие средние энергии и средние скорости по сравнению с его холодным концом, что обуславливает поток электронов в проводнике от его горячего конца к холодному.

В результате на холодном конце проводника образуется отрицательный электрический заряд, а на горячем - положительный заряд. Так как у проводников из разных материалов эти заряды различны, то при соединении двух из них в пару появляется разностная термо ЭДС, величина которой зависит как от разности температур между нагретым и холодным контактами, так и от материала проводников.

Термопары являются самыми высокотемпературными (особенно, пара вольфрам-рений) контактными датчиками температуры, и незаменимы, например, в металлургии при контроле температуры расплавленных металлов. Преимущества термопар: высокая точность измерений (до±0,01°С), большой температурный диапазон (от -200 °С до +2500 °С), простота, дешевизна, надежность эксплуатации.

Для показа явления генерации термо ЭДС собирают установку согласно рисунку 38. Пока температура всех элементов электрической цепи одинакова, стрелка вольтметра находится на нулевом делении шкалы. При поднесении пламени горящей спички или зажигалки под контакт термопары стрелка вольтметра заметно отклоняется, показывая наличие электродвижущей силы на выводах термопары.

Охлаждение контакта термопары также вызывает появление на ее концах электродвижущей силы. Для демонстрации удобно воспользоваться жидким азотом. При поливании контакта азотом из термоса стрелка вольтметра отклоняется в направлении, противоположном предыдущему, что свидетельствует об изменении полярности генерируемой ЭДС.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >