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溫差電現(xiàn)象 2019-2020年新課標(biāo)人教版1-2選修一第四章《能源的開發(fā)與利用》單元試題1 背景資料： 若將導(dǎo)體A和B的兩端相互緊密接觸組成環(huán)路，若在兩聯(lián)接處保持不同溫度與，則在環(huán)路中將由于溫度差而產(chǎn)生溫差電動勢，在環(huán)路中流過的電流稱為溫差電流，這種由兩種物理性質(zhì)均勻的導(dǎo)體組成的上述裝置稱為溫差電偶，這是法國科學(xué)家塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)，溫差電動勢還有如下兩個性質(zhì)：（1） 中間溫度規(guī)律，即溫差電動勢僅與兩結(jié)點溫度有關(guān)，與兩結(jié)點之間導(dǎo)線的溫度無關(guān)。（2）中間金屬規(guī)律，即由A 、B導(dǎo)體接觸形成的溫差電動勢與兩結(jié)點之間是否接入第三種金屬C無關(guān)，如圖所示，只要（a）﹑（b）圖中的兩結(jié)點溫度, 分別相等，則兩圖中的溫差電動勢也相等。 溫差電動勢 ，為溫差電動勢系數(shù)，取決于兩種金屬A、B的性質(zhì)，并與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度差不是太大時，發(fā)現(xiàn)可以近似地認(rèn)為是個常數(shù)。金屬環(huán)路電線上的電阻隨溫度變化非常小，所以溫差電流與溫度差是線性的關(guān)系，，也可以寫為，為一常量。 實驗原理： 實際在工業(yè)技術(shù)應(yīng)用中，常使用溫差熱電偶測量系統(tǒng)的溫度變化，在具體操作中，往往把其中的一個結(jié)點放在一個恒溫的容器或環(huán)境中，例如放置在冰水混合物中，而把另一個結(jié)點放在待測的區(qū)域，并對測到的溫差電動勢進(jìn)行放大和處理，最后實現(xiàn)溫度測量或控制。在此次實驗中假設(shè)將結(jié)點2的溫度近似地維持在一個恒定值，可以把這個結(jié)點放入與周圍環(huán)境達(dá)到熱平衡狀態(tài)的水中，在相對比較短的時間內(nèi)，可以認(rèn)為恒定不變。把另一個結(jié)點1放到熱水里面，同時用溫度傳感器測量水溫，在水的自然冷卻過程中，實現(xiàn)的連續(xù)變化，最后得到連續(xù)變化的溫差與溫差電流的關(guān)系。 實驗原理圖 實驗?zāi)康模? 了解熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種實現(xiàn)方式，理解能量轉(zhuǎn)化的概念。 實驗裝置： 計算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，溫度傳感器，微電流傳感器，鐵架臺，兩個玻璃水杯，兩種不同的金屬導(dǎo)線（例如，銅線和康銅絲）等。 實驗步驟： 1．把選取的兩種金屬線A，B按實驗原理圖連接在一起，然后在玻璃杯1中加入適當(dāng)?shù)淖詠硭?，在玻璃?中加入適當(dāng)?shù)臒崴?，將兩個結(jié)點分別放入水中； 2．將數(shù)據(jù)采集器與溫度傳感器、微電流傳感器連接，然后將數(shù)據(jù)采集器與計算機(jī)連接，進(jìn)入“TriE iLab”數(shù)字化信息系統(tǒng)； 3．把微電流傳感器的兩個信號輸入端的導(dǎo)線短接，對微電流傳感器進(jìn)行校零，然后把溫度傳感器的探頭放入玻璃杯1中，在校零窗口觀察溫度的讀數(shù)，最后將穩(wěn)定的溫度值記錄下來，作為環(huán)境溫度； 4．把溫度傳感器的探頭放入玻璃杯2中，用鐵架臺把溫度傳感器的探頭固定在水的中心，然后把微電流傳感器的輸入端與回路連接； 5．打開模板“溫差電現(xiàn)象”，在采集間隔和采集時間窗口輸入合適的數(shù)值，點擊開始按鈕，采集數(shù)據(jù)。 實驗數(shù)據(jù)記錄與分析： 這次實驗的環(huán)境溫度為，雖然溫度差沒有變?yōu)?，但是從這個趨勢來看，確實在一定范圍內(nèi)是成立的。 當(dāng)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對溫度傳感器進(jìn)行較零，并在參數(shù)的環(huán)境溫度選項輸入0。 新DIS實驗 電流與溫度差的關(guān)系圖象。 也可以把微電流傳感器的接線夾直接接在與銅導(dǎo)線不同的金屬線兩端，一端放在冷水中，另一端放在熱水中，得到如下的圖象。 圖象的直線擬合線過原點，說明溫差電流與溫度差成正比。 注意：微電流傳感器的正極放熱水中，負(fù)極放冷水中，電流為正值，否則為負(fù)。