Kas ir termopārs un kā tas darbojas?

Termopāri pastāv tādas parādības kā kontakta potenciāla atšķirības dēļ. Ja divi dažādi cietie vadītāji vai pusvadītāji nonāk ciešā kontaktā viens ar otru, tad to kontakta vietas tuvumā veidojas atdalīti elektriskie lādiņi. Šajā gadījumā šo vadītāju ārējos galos rodas potenciāla atšķirība. Šī potenciālā starpība būs vienāda ar katra metāla darba funkcijas starpību, dalītu ar elektronu lādiņu

Ir skaidrs, ka, aizverot šādu pāri gredzenā, iegūtais EML būs nulle, bet, ja, no vienas puses, tas joprojām tiek atstāts atvērts, tad būs reāls EML, sākot no desmitajām voltiem līdz voltu vienībām, atkarībā no tā, tas attiecas uz materiāliem.

Protams, kontakta potenciāla starpību ar voltmetru izmērīt nav iespējams, tomēr tas izpaudīsies pēc strāvas-sprieguma raksturlieluma, piemēram, tas izpaužas tranzistorā un diodē uz p-n krustojuma.

Rezultāts ir tāds, ka, piemēram, nonākot saskarē ar diviem metāliem, sistēma iziet no līdzsvara, jo šo divu metālu ķīmiskie potenciāli nav vienādi viens ar otru, kā rezultātā elektroni izkliedējas to enerģijas samazināšanās virzienā, kas savukārt noved pie lādiņa un saskarēto metālu elektriskais potenciāls. Tātad tuva kontakta reģionā sākas elektriskā lauka augšana, un rezultātā mums ir tas, kas mums ir.

Ja tagad mēs atkal ņemam vērā šos divus dažādu metālu vadītājus, kas ir slēgti tikai gredzenā, kad kopējais emf slēgtā ķēdē kļūst nulle, tad šeit mēs iegūstam divas saskares vietas. Mēs šīs vietas sauksim par krustojumiem.

Tātad ir divi dažādu vadītāju krustojumi. Ko darīt, ja jūs mēģināt iesildīt vienu no krustojumiem, bet otro atstāt istabas temperatūrā? Acīmredzami, tā kā savienotie metāli ir atšķirīgi un katrā savienojumā ir kontakta potenciāla atšķirība, savienojumos dažādās temperatūrās savienojumi piedzīvos dažādas EML novirzes.

Eksperiments pierāda, ka potenciālā starpība starp krustojumiem būs proporcionāla to temperatūras starpībai, lai jūs varētu ievadīt proporcionalitātes koeficientu, ko sauc par termo-EML. Dažādiem termoelementiem termo-EMF būs atšķirīgs.

Ja spriegumu mēra šāda gredzena kontekstā, tad noteiktā temperatūras diapazonā tas būs gandrīz stingri proporcionāls krustojumu temperatūras starpībai. Un pat tad, ja atstājat tikai vienu krustojumu (kā parādīts attēlā) un to tikai uzkarsējat un izmērāt spriegumu starp diviem galiem, kas atrodas tajā pašā istabas temperatūrā, jūs joprojām varat atrast ļoti skaidru EML atkarību no pašreizējās krustojuma temperatūras. Tas ir veids, kā darbojas termopāri.

Aprakstītā parādība attiecas uz termoelektriskiem, un pati ietekme, uz kuras pamata darbojas visi termoelementi, tiek saukta Seebeka efekts, par godu viņa atklājējam - Tomasam Seebekam. Šodien jūs varat satikt rūpnieciskos termopārus, kuros elektrodi ir izgatavoti no īpaši izvēlētiem sakausējumiem, atkarībā no nepieciešamā izmērītā temperatūras diapazona.

Piemēram, termoelementiem, kas izgatavoti no hroma un alumīnija sakausējumiem, ir termoemf koeficients 40 mikrovolti uz ° C, un tie ir paredzēti temperatūras mērīšanai diapazonā no 0 līdz + 1100 ° C. Vara konstanta pāris, kas tik populārs kā demonstrācijas līdzeklis, ļauj izmērīt temperatūru no -185 līdz + 300 ° C.

Tā termo-EML ir ļoti atkarīgs no konkrētās temperatūras starpības, tāpēc, lai novērtētu tā parametrus, ir ērti izmantot tabulu, piemēram, aukstā krustojuma temperatūrā 0 ° C, temperatūras starpībā 100 grādi, vara-konstanta pāra potenciālā starpība būs aptuveni 4,25 mV.