高中物理-数字化电学实验：温差电现象素材-新人教版选修3-1VIP专享VIP免费

温差电现象（课程标准教科书选修1－2第25页）背景资料：若将导体A和B的两端相互紧密接触组成环路，若在两联接处保持不同温度1T与2T，则在环路中将由于温度差而产生温差电动势，在环路中流过的电流称为温差电流，这种由两种物理性质均匀的导体组成的上述装置称为温差电偶，这是法国科学家塞贝克,17801831Seebeck于1821年发现的。后来发现，温差电动势还有如下两个性质：（1）中间温度规律，即温差电动势仅与两结点温度有关，与两结点之间导线的温度无关。（2）中间金属规律，即由A、B导体接触形成的温差电动势与两结点之间是否接入第三种金属C无关，如图所示，只要（a）﹑（b）图中的两结点温度1T,2T分别相等，则两图中的温差电动势也相等。温差电动势ABUT，AB为温差电动势系数，AB取决于两种金属A、B的性质，并与温度有关。当温度差T不是太大时，发现AB可以近似地认为是个常数。金属环路电线上的电阻随温度变化非常小，所以温差电流I与温度差是线性的关系，IT，也可以写为12()ITT，为一常量。实验原理：实际在工业技术应用中，常使用温差热电偶测量系统的温度变化，在具体操作中，往往把其中的一个结点放在一个恒温的容器或环境中，例如放置在冰水混合物中，而把另一个结点放在待测的区域，并对测到的温差电动势进行放大和处理，最后实现温度测量或控制。在用心爱心专心1此次实验中假设将结点2的温度近似地维持在一个恒定值2T，可以把这个结点放入与周围环境达到热平衡状态的水中，在相对比较短的时间内，可以认为2T恒定不变。把另一个结点1放到热水里面，同时用温度传感器测量水温，在水的自然冷却过程中，实现1T的连续变化，最后得到连续变化的温差与温差电流的关系。实验原理图实验目的：了解热能直接转化为电能的一种实现方式，理解能量转化的概念。实验装置：计算机，数据采集器，温度传感器，微电流传感器，铁架台，两个玻璃水杯，两种不同的金属导线（例如，铜线和康铜丝）等。实验步骤：1．把选取的两种金属线A，B按实验原理图连接在一起，然后在玻璃杯1中加入适当的自来水，在玻璃杯2中加入适当的热水，将两个结点分别放入水中；2．将数据采集器与温度传感器、微电流传感器连接，然后将数据采集器与计算机连接，进入“TriEiLab”数字化信息系统；3．把微电流传感器的两个信号输入端的导线短接，对微电流传感器进行校零，然后把温度传感器的探头放入玻璃杯1中，在校零窗口观察温度的读数，最后将稳定的温度值记录下来，作为环境温度；4．把温度传感器的探头放入玻璃杯2中，用铁架台把温度传感器的探头固定在水的中心，然后把微电流传感器的输入端与回路连接；5．打开模板“温差电现象”，在采集间隔和采集时间窗口输入合适的数值，点击开始按钮，用心爱心专心2采集数据。实验数据记录与分析：这次实验的环境温度为17.2C，虽然温度差没有变为0，但是从这个趋势来看，12()ITT确实在一定范围内是成立的。当然也可以在在玻璃杯1中放冰水化合物，然后使用冰水化合物对温度传感器进行较零，并在参数的环境温度选项输入0。用心爱心专心3新DIS实验电流与温度差的关系图象。也可以把微电流传感器的接线夹直接接在与铜导线不同的金属线两端，一端放在冷水中，另一端放在热水中，得到如下的图象。用心爱心专心4图象的直线拟合线过原点，说明温差电流与温度差成正比。注意：微电流传感器的正极放热水中，负极放冷水中，电流为正值，否则为负。用心爱心专心5