一、實驗名稱： 溫差電動勢的測量
二、實驗目的：
測量熱電偶的溫差電動勢。
三、實驗器材：
uj31型箱式電位差計、熱電偶、光點式或數字式驗流計、標準電池、直流穩壓電源、溫度計、電熱杯、帶溫度顯示的水浴鍋、保溫杯。
四、實驗原理：
1、熱電偶
兩種不同金屬組成一閉合迴路時，若兩個接點a、b處於不同溫度和，則在兩接點a、b間產生電動勢，稱為溫差電動勢，這種現象稱為溫差現象。溫差電動勢的大小除和熱電偶材料的性質有關外，另一決定的因素就是兩個接觸點的溫度差。電動勢與溫差的關係比較複雜，當溫差不大時，取其一級近似可表示為
式中c為熱電偶常數(或稱溫差係數），等於溫差1℃的電動勢，其大小決定於組成熱電偶的材料。
熱電偶可製成溫度計。為此，先將固定用實驗方法確定熱電偶的關係，稱為定標。定標後的熱電偶與電位差計配合可用於測量溫度。
與水銀溫度計相比，溫差電偶溫度計具有測量範圍大（-200～2000℃），靈敏度和準確度高，便於實驗遙測和a/d變換等一系列優點。
2、 電位差計
電位差計時準確測量電勢差的儀器，其精度很高。用伏特表測量電動勢時，伏特表讀數為，其中r為伏特表內阻。由於u<,故用伏特表不能準確測量電動勢。只有當時，端電壓u才等於電動勢。
如圖，如果兩個電動勢相等，則電路中沒有電流通過，，。如果是標準電池，則利用這種互相抵消的方法就能準確地測量被測的電動勢，這種方法稱為補償法，電位差計就是基於這種補償原理而設計的。
在實際的電位差中，必須大小可調，且電壓很穩定。電位差計的工作原理如圖所示，其中外接電源e、製流電阻和精密電阻串聯成一閉合電路，稱為輔助迴路。當有一恆定的標準電流流過電阻時，改變上兩滑動頭c、d的位置就能改變c、d間的電位差的大小。
由於測量時應保證恆定不變，所以在實際的電位差計中都把滑動頭c、d兩端的電壓引出與未知電動勢進行比較。
(1) 校準：
為了使中流過的電流是標準電流，根據標準電池電動勢的大小，選定c、d間的電阻為，使，調節改變輔助迴路中的電流，當驗流計指零時，上的電壓恰與補償迴路中標準電池的電動勢相等。由於和都準確地已知，這時輔助迴路中的電流就被精確地校準到所需要的值。
(2) 測量：
把開關倒向一邊，只要,總可以滑動c、d到、使檢流計再度指零。這時、間的電壓恰和待測的電動勢相等。設、之間的電阻為，可得。因已被校準，也就知道了。
由於電位差計的實質是通過電阻的比較把待測電壓與標準電池的電動勢作比較，此時有
因而只要精密電阻做得很均勻準確、標準電池的電動勢準確穩定、檢流計足夠靈敏、電源很穩定，其測量準確度就很高，且測量範圍可做的很廣。但是，在電位差計的測量過程中，工作條件常易發生變化（如輔助迴路電源e不穩定，製流電阻不穩定等），為保證工作電流標準化，每次測量都必須經過校準和測量兩個步驟，且每次要達到補償都要進行細緻的調節，所以炒作較為繁瑣、費時。
由於數字式電壓表的精度和準確度都很好，溫差電動勢的測量也可以採用數字電壓表。測量前，需要把數字電壓表的兩個接線端連線起來，對數字電壓表進行調零。把數字電壓表的兩個接線端接在溫差電偶的兩個訊號輸出端，選擇合適的電壓量程，就可以開始測量。
五、實驗步驟：
1、將萬用表與熱電偶上的紅黑接線柱相連。
2、萬用表測試前不需調零，萬用表置於直流電壓200mv檔。讀數時讀出單位與此檔一致，數值不要乘以200。200mv僅僅表示此檔的最大量程。
3、將熱電偶一端置於水浴鍋中，另一端置於冷水瓶中，開始測量。
注意：熱電偶觸點必須置於水下，且不能與鍋壁與鍋底相接觸。
4、用溫度計測量冷水瓶中水溫，即熱電偶冷端溫度。
5、測量公升溫過程中不同溫度差下的電動勢。從67℃開始，每隔4℃測量一次，至95℃為止。將水浴鍋擲於「設定」，旋轉溫度旋鈕至所需溫度（高於95℃），水浴鍋開始加熱。
然後將水浴鍋擲於「測溫」，顯示溫度為當前水溫。水溫到達設定溫度時，水浴鍋狀態轉為「保溫」。
六、資料記錄：
熱電偶冷端溫度
七、資料處理：
八、預習思考題：
1、電位差計是利用什麼原理進行測量的？
答：電位差計是利用補償原理進行測量的。
2、 為什麼當兩種金屬的兩個接觸點溫度不同時會產生溫差電動勢？它與哪些因素有關？
答：因為兩個接觸點的自由電子密度不同。它與熱電偶材料的性質和兩個接觸點的溫度差有關。
九、操作後思考題：
1、使用電位差計測量位置電壓前要進行哪些操作？
答：檢查電位差計量計量檢定合格證是否真實有效；大致判斷要測量的電壓範圍，確認是在電位差計的測量範圍之內，否則不能進行測量；接線；標準化，使檢流計指零；將讀數置於先前估計的範圍內；測量。
2、 如何確定熱電偶的正負極性？
答：可在工作端加熱，然後用儀表測量熱電勢，若讀數增加，則接儀表正端的即為正極，另一端為負極。
3、 為什麼電勢差計必須經過工作電流標準化後方可進行正確測量？
答：一般可攜式電位差計使用電池，電池電壓會慢慢降低的，為使測量準確，每次測量前都要用內部標準電池校對。
實驗報告 溫差電動勢的測量
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