Вимірювання температури за допомогою ТЕП
Вимірювання температури за допомогою ТЕП грунтується на термоелектричному ефекті, відкритому Зєєбеком в 1821 р., відповідно з яким в замкнутій ланцюга, що складається з двох або декількох різнорідних провідників, виникає електричний струм, якщо хоча б два місця з'єднання провідників (спаю) знаходяться при різній температурі.
Ланцюг, що складається з двох різнорідних провідників (термоелектродов), називається термопарою (рис.1). Спай з постійною температурою t 0 називається холодним, а спай, що вимірює температуру t 1 , називається гарячим. При розмиканні такого ланцюга на її кінцях може бути виміряна так звана термоелектрорушійної сила (термоЕРС).
В
Рис. 1. Термопара
Виникнення термоЕРС пояснюється тим, що різні метали мають різною роботою виходу електронів, внаслідок чого розрізняються і концентрації вільних електронів - носіїв заряду. У місці контакту провідників спостерігається перехід частини електронів з одного металу в інший під дією різниці концентрацій. При цьому один з металів набуває об'ємний позитивний заряд, а інший - негативний. Це в свою чергу призводить до виникнення електричного поля, що перешкоджає руху електронів в одному напрямку і сприяють руху в протилежному напрямку. Динамічної рівноваги відповідає контактна ЕРС, що залежить від різниці концентрацій вільних електронів (тобто властивостей термоелектродов) і, в кінцевому рахунку, від температури. Крім того, при відмінності температур кінців провідників у них виникає дифузія електронів, також призводить до виникнення різниці потенціалів на їх кінцях. Таким чином, два цих чинника є складовими результуючої термоЕРС. Термоелектродов (А), від якого в спае з меншою температурою тече струм до іншого термоелектродов, прийнято вважати позитивним, а інший (В) - негативним. p align="justify"> Контактні термоЕРС при рівних умовах (однакові температури спаїв) рівні за величиною і спрямовані назустріч один одному, тобто:
(1)
Якщо температури спаїв відрізняються один від одного, то результуюча термоЕРС контуру дорівнює сумі контактних термоЕРС з урахуванням напрямку обходу контуру:
(2)
або, з урахуванням (1):
(3)
Вираз (3) представляє собою основне рівняння ТЕП, з якого випливає, що термоЕРС залежить від різниці функцій температур t 1 і t 0 . Якщо забезпечити t 0 = const, то:
і (4)
Як правило, в якості t0 приймають 0 В° С і по залежності (4) шляхом вимі...
