3. Контрольні запитання.
1. Що називається роботою виходу електрона?
2. Від чого залежить робота виходу?
3. Як обчислюється зовнішня контактна різниця потенціалів?
4. Чим визначається внутрішня контактна різниця потенціалів?
5. В чому полягає явище виникнення термо-е.р.с.?
6. Від чого залежить величина термо-е.р.с.?
7. Що показує і від чого залежить коефіцієнт термо-е.р.с.?
8. Як вимірюється величина термо-е.р.с. в даній лабораторній роботі?
9. Чому при даному методі вимірювання проводити вимірювання потрібно швидко, а нагрівати повільно?
10. Як в даній лабораторній роботі визначається коефіцієнт термо-е.р.с.?
11. Яка конструкція термопари?
4. Домашнє завдання.
Для виконання роботи необхідно засвоїти такі питання: контактна різниця потенціалів; потенціал виходу і робота виходу; закон Вольта; термоелектрика; термопари.
5. Лабораторне завдання.
Установка складається з термопари, один із спаїв якої знаходиться в нагрівнику (саме цей спай протягом виконання лабораторної роботи буде нагріватись), а інший – на відкритому повітрі (його температура буде залишатись постійною протягом усього експерименту і дорівнюватиме кімнатній). До першого спаю під’єднана інша термопара, яка з’єднана з цифровим термометром, роль якого відіграє мультиметр. При пропусканні струму через нагрівник один зі спаїв досліджуваної термопари нагрівається.
Величина струму в нагрівнику регулюється реостатом і контролюється амперметром. Струм в колі термопари, яка досліджується, вимірюється мікроамперметром. Якщо нагрівання відбувається повільно, то при одній і тій же різниці температур спаїв термострум можна виміряти двічі: один раз без опору R, другий раз з опором R (рис. 1).
У першому випадку струм визначається величиною термоерс та загальним опором кола R0:
(7)
В другому випадку струм буде меншим, бо в коло вмикається додатковий опір R. Тоді для струму буде справедливий вираз:
(8)
Розв'язок системи рівнянь (7) і (8) для термоерс буде:
(9)
Вимірювання термо-е.р.с. за цим способом треба здійснювати настільки швидко, щоб різниця температур спаїв не встигала помітно змінитись за час вимірювання.
6. Порядок виконання роботи.
1. Зібрати вимірювальну схему за рис. 1.
Тр – лабораторний автотрансформатор (ЛАТР);
mA – міліамперметр;
ТП1, ТП3 – робочі термопари;
ТП2, ТП4 – термопари, що вимірюють температуру;
tº - вимірювач температури (мультіметр)
Рис. 1.
2. Визначити кімнатну температуру (ця температура буде рівна температурі холодного контакту t1).
3. Увімкнути нагрівач через автотрансформатор і за допомогою реостата встановити в ньому струм не більше 0,5 А.
4. Поступово нагрівати один зі спаїв, визначаючи температуру холодного t1, і гарячого t2 спаїв за термометрами.
5. Через кожні 10º С різниці температур спаїв виміряти в колі термопари струми І1 і І2 (з опором R і без нього).
6. Результати вимірювань записати до таблиці 1.
Таблиця 1. Результати вимірювань.
t1,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І1, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І2, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Для кожної різниці температур Δt спаїв обчислити за формулою (9) величину термо-е.р.с. ε і результати обчислень занести до таблиці 2.
Таблиця 2. Результати розрахунків.
t,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε, мкВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Побудувати графік залежності термо-е.р.с. ε від різниці температур спаїв ∆t в координатах ε та t.
8. Визначити величину коефіцієнта термо-е.р.с. як тангенс кута нахилу залежності E= f (t) згідно з формулою (6).
9. Знайти співвідношення концентрацій носіїв n1 і n2 в металах, що дотикаються, використавши для цього формулу (3), відповідним чином її перетворивши.