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实验18用热电偶测温度及金属铂的温度系数测定【实验目的】1.了解测金属温度系数的原理2.了解热电偶测温的原理.3.学会用热电偶综合测量仪FB203型测量金属温度系数和热电偶的温差电动势【实验仪器】热电偶综合测量仪FB203型【实验原理】1.测金属温度系数实验原理实验表明:所有纯金属的电阻率都随温度的升高而增大,当温度不太低时,电阻率ρ与温度间近似地存在线性关系:0(1t)(1)式中t表示摄氏温度，0表示0℃时电阻率，表示t℃时电阻率，α称为材料的电阻温度系数。一般而言，不同的电阻温度系数不同。当金属导体的温度变化范围不大时,导体的长度ι变化很小,可以忽略不计。这样,在(1)式中等号的两边都乘以ι/S,就可以得到:00RRRt(2)式中0R表示0℃时的电阻,R表示t℃时的电阻。(2)式表明,电阻R与温度t为线性关系,如果以温度t为横坐标,以电阻R为纵坐标作图,则Rt图线为直线,其截距等于0R,斜率为0kR(3)电阻温度系数为0kR(4)2.热电偶测温度的原理两种不同材料的金属A、B组成一闭合回路，如图1所示，若两接触点处温度不同，则回路中将有电动势产生，这种电动势称为温差电动势，这种现象称为温差效应或塞贝克效应，产生温差电动势的装置叫温差电偶（又叫热电偶）。温差电动势的大小与金属材料的性质及接触点处的温度差有关。实验指出，若冷接触ABTT0图1点的温度为T1，热接触点的温度为T2，则温差电动势与温度的关系为：21212)(21)(TTbTTar（5）式中a和b是与金属A、B性质有关的特征常数，对于铜—康铜，a=0.0416mV/℃，由于b比a值小得多，b=0.0001mV/℃，由于b比a值小得多，所以在温度差（T2－T1）不大时，（5）式近似地取为：)(12TTar（6）上式说明在温差不大的情况下，温差电动势与两接触点的温度差成线性关系，而在一般情况下，温差电动势与两接触点温差的关系为一曲线。式中常数a称为温差电动率，即当两接触点的温度差为1℃时所产生的温差电动势，a值可从手册上查得，但由于组成热电偶的材料成分有差异，所以实际数值与手册的数值有出入。因此在实际使用时，要先对热电偶进行校正（又叫定标），以确定a的数值。校正时，可根据某些物质在平衡态时有完全确定的熔点、沸点等已知的固定温度作为热端温度，冷端保持在冰水混合物（0℃）中测出这些温度差下的温差电动势，以温度差为横轴，相应的温差电动势为纵轴，作出一条校正曲线，并由此曲线求出温差电动率，这就是温差电偶的定标。用温差电偶测量某物质温度时，只要测出温差热电偶的温差电动势，根据校正曲线查得对应的温度差，如果冷端是0℃，那么其温度差的数值就是该物质的温度。在测量温度的精确度要求不高的情况下，也可以将热电偶的冷端放在室温下（室温可用水银温度表读出），求出温度差，然后从对照表查出的温度值再加上室温，便是待测温度。【实验内容】实验一：1.调节仪器，接通电源（检查仪器是否正常）。2.打开开关，调节旋钮（顺时针温度升高，逆时针温度降低），把温度调节到想要设定的温度（这里从20℃开始测量），再按‘确定’按钮，仪器运转，状态灯闪烁，此时可以按‘加热速度’按钮选择加热等级，当温度达到预设值时，风扇将转动帮助降温，高温端示数不再变化，此时液晶屏示数处于一个稳定状态，记录下现在电阻R的数值，把数据填入下面的表中。3.记录完一个数据，顺时针调节旋钮，重新设定温度（这里以5℃为间隔），再按“确认”键，重复上述操作实验二：1．接通仪器，打开“电源”开关。检测仪器是否正常（仪器面板上“电源”指示灯是否闪亮，液晶屏是否出现乱码等）；若仪器正常，准备测量未知电动势。首先顺时针旋转“温度设定”旋钮设定高温端温度（如set:____℃），按“确定”按钮后开始工作，此时“状态”按钮闪烁。仪器工作后按“加热速度”可改变加热等级（一级，二级······五级，其中五级加热速度最快）。记下温度每升高5℃时，液晶屏所显示的温度（高、低端的温度）及该温差所对应的电动势，直至上升至100℃左右，共约16组数据，依次填入表2中，绘出温差电动势～温度差的关系图线。用图解法算出温度每升高1℃温差电动势1的增值，即算出常数a（单位为mV/℃）。5．当高温端温度升至100℃左右后，按“确认”开关，仪器开始降温（风扇开始工作），记录高温端温度每下降10℃（同时也需记录低温端的温度）时所对应的电动势，共测5组数据，依次填入表2中，再利用前面所测到的热电偶常数，计算出高温端的温度并与记录的高温端温度相比较分析所产生的误差。【实验数据记录及处理】表1测金属铂的温度系数温度T/℃202530354045505560电阻R/Ω接上表65707580859095100105110表2测出热电偶常数aT高(℃)253035404550556065T低(℃)εr(mV)T高-T低(℃)接上表表3根据以上所测的a反过来测温度。T高′(℃)10090807060504030T低′(℃)εr(mV)T计注意：1.在加热过程中，低温端的温度会发生微小变化。2.在记录数据时，记下当前数据后，再旋转‘温度设定’旋钮，否则温度会发生变化。707580859095100