Явление возникновения термо-э.д.с. наблюдается и при кон-такте полупроводников. Удельная термо-э.д.с. у полупроводнико-вых пар может быть значительно больше, чем у металлических, т.к. легко может быть увеличено отношение n0A / n0B основных носителей за счёт изменения концентрации примесей. Энерго-снабжение орбитальных и межпланетных космических станций обеспечивается применением полупроводниковых термопар в ка-честве источников тока. Однако, удельная термо-э.д.с. полупро-водниковых термопар нелинейно зависит от температуры, что объясняется сильной зависимостью концентрации носителей (свободных зарядов) от температуры. Коэффициент полезного действия полупроводниковых термопар значительно больше чем металлических также и за счёт малой теплопроводности полупро-водников и достигает 10-12%.
Удельная
термо-э.д.с. экспе-риментально определяется элек-тродинамическим методом на
той же установке, что и градуировка термопары (РИС.7).
Градуировкой терморпары называется определение экспери-ментальным путём зависимости термоэлектродвижущей силы ξТ, возникающей в термопаре от раз-ность температур ΔТ спаев, т.е.
 |
Вместо этой кривой обычно строят кривую
где I – термоток в цепи. Обе кривые имеют одинаковый вид, ес-ли сопротивление цепи не зависит от температуры.
При
градуировке фиксируют показания гальванометра через равные интервалы изменения
температур, например, через 5-10оС На основании опытных данных
строят график
откладывая по оси абсцисс разность температур спаев ΔТ, а по оси ординат термоток или деления шкалы гальванометра.
При
наибольшей разности температур спаев фиксируют тер-моток
где Ro– сопротивление термопары, гальванометра и соедини-тельных проводов (градуировка производится при нулевом соп-ротивлении магазина ( R = 0 ).
Если, не
изменяя температуры, включить на магазине сопро-тивление R, то величина термотока
Из уравнений
(5) и (6) исключаем Rо
и находим искомое зна-чение удельной термо-э.д.с.
Лабораторная работа № 9
«ГРАДУИРОВАНИЕ ТЕРМОЭЛЕМЕНТА
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО УДЕЛЬНОЙ
ТЕРМО-Э.Д.С.»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить явление термоэлектричества, научить-ся измерять термо-э.д.с. и градуировать термоэлемент на измерение заданного интервала температур.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: 1) термобатарея из 20 одина-ковых последовательно соединённых термоэлементов (медь-констан-тан); 2) миллиамперметр (гальванометр); 3) два термостата с термо-метрами; 4) нагреватель; 5) набор соединительных проводов.
· С устройством термобатареи, термостатов и с правилами пользования нагревателем Вы должны подробно ознакомиться во время самоподготовки. Получить необходимую консульта-цию Вы можете у лаборанта.
· Собрать измерительную установку (в магазине сопротивлений все курбели должны быть установлены на нуль, при равенстве температур в термостатах стрелка гальванометра должна стоять на нуле). Собранную установку покажите преподавате-лю.
 |
· После проверки собранной установки преподавателем включи-те нагреватель и фиксируйте показания гальванометра через равные интервалы температур (через 5-10оС) или токов (деле-ний шкалы гальванометра). Опыт проведите повышая темпе-ратуру до 85-90оС. Учтите, что термостаты достаточно инерци-онны.
·
 |
где С – цена деления гальванометра,
n – число делений, на которое отклоняется стрелка гальвано- метра.
· На основании опытных данных постройте график I = f (ΔT), откладывая по оси абсцисс разность температур, а по оси орди-нат – термоток в миллиамперах. Убедившись в линейной зави-симости термотока от разности температур, можете приступить к выполнению следующего упражнения.
УПРАЖНЕНИЕ 2. Определение удельной термо-э.д.с.
Дальнейшие измерения проводят следующим образом:
· Подогревают жидкость в термостате до 90оС (R=0). Отсчиты-вают по термометрам Т1 и Т2 а по гальванометру – n1 .
· С помощью магазина сопротивлений подключают добавочное сопротивление R с таким расчётом, чтобы отклонение стрел-ки гальванометра уменьшилось примерно вдвое и при той же разности температур, отсчитывают отброс стрелки гальвано-метра – n2 .
· 
По
формуле
рассчитывают удельную термо-э.д.с.
· Измерения проделывают три раза (по мере остывания воды в термостате) при различных разностях температур спаев.
· 
Результаты измерений и вычислений заносят в
таблицу и опре-деляют средее значение удельной термо-э.д.с.
УПРАЖНЕНИЕ 3. Зная удельную термо-э.д.с. исследован-ной термобатареи, рассчитать необходимое число термопар в термобатарее и добавочное сопротивление Rдоб. для изгото-вления термоэлектрического термометра на заданный препо-давателем интервал температур.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.