Измерения и обработка результатов. Описание экспериментальной установки

Описание экспериментальной установки

Электрическая схема экспериментальной установки, приведена на рис. 2. В работе используются две термопары, соединенные последовательно. Пару образуют два металла – железо и константан. Один спай помещается в сосуд с водой, имеющей комнатную температуру, другой – в сосуд с водой, нагреваемой в процессе эксперимента с помощью электроплитки. Температура воды в сосудах измеряется жидкостными термометрами. В качестве электроизмерительного прибора используется цифровой вольтметр В7-35. Поскольку вольтметр имеет большое входное сопротивление, его показания будут приближенно соответствовать величине термоэлектродвижущей силы, возникающей в цепи термопар при заданной разности температур их спаев. Во втором упражнении используется лампа накаливания мощностью 100 – 150 Вт. Приемником теплового излучения лампы служит термостолбик, схема которого приведена на рис. 3, б. Термоэдс измеряется цифровым вольтметром.

Упражнение 1. Изучение зависимости термоэдс от разности температур спаев.

Исследуйте зависимость термоэдс E_t от разности температур Δ T холодного (T ₀) и горячего (T) спаев термопары. При этом нагревание спая проведите до 90-95 ^оС. Величину термоэдс регистрируйте через каждые 5 ^оС. Результаты измерений запишите в табл. 1:

Таблица 1

T 0, К	T, К	Δ T, К	Et, мВ	α, мВ/К

Постройте график зависимости термоэдс E_t от Δ T. По наклону графика вычислите дифференциальную термоэдс - коэффициент α, определяющий чувствительность термопары:

Полученный результат занесите в таблицу.

Упражнение 2. Изучение зависимости мощности теплового излучения лампы накаливания от расстояния до нее.

В данном упражнении используется термостолбик, схема которого приведена на рис. 4. Поглощение термостолбиком теплового излучения сопровождается появлением термоэдс, которая пропорциональна мощности падающего излучения. Это позволяет использовать термостолбик для исследования пространственного распределения теплового излучения.

Включите в сеть лампу накаливания и с помощью термостолбика, подключенного к цифровому вольтметру, исследуйте зависимость мощности ее теплового излучения от расстояния r. При этом r изменяйте от 60 до 20 см с интервалом в 5 см. При каждом выбранном значении rрегистрируйте величину термоэдс E_t.

Из элементарных соображений следует, что мощность излучения нагретого тела обратно пропорциональна квадрату расстояния до него. Для проверки этого предположения, постройте график зависимости E_t от 1/ r ². Предварительно вычислите значения 1/r² для всех экспериментальных точек. Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 2:

Таблица 2

r, м	1/ r ^2	Et

Какой вывод следует из полученного графика?

Контрольные вопросы

1. В чем причины возникновения разности потенциалов на контакте двух металлов?

2. В чем состоит явление Зеебека? Какие количественные закономерности наблюдаются в этом явлении? Какова природа термоэдс?

3. Как устроен термостолбик?

4. В чем состоит явление Пельтье? Какие количественные закономерности наблюдаются в этом явлении?

5. Назовите применения явлений Зеебека и Пельтье.

6. Прокомментируйте содержание рис. 1 и рис. 4.

Дата добавления: 2014-12-25