Ano ang isang thermocouple at paano ito gumagana

Ang mga Thermocouples ay umiiral dahil sa isang kababalaghan na pagkakaiba sa pagkakaiba ng contact. Kung ang dalawang magkakaibang solid conductors o semiconductors ay dinala sa bawat isa, pagkatapos ang mga hiwalay na singil sa kuryente ay nabuo sa paligid ng lugar ng kanilang pakikipag-ugnay. Sa kasong ito, sa panlabas na mga dulo ng mga conductor na ito ay mangyayari ang isang potensyal na pagkakaiba. Ang potensyal na pagkakaiba na ito ay magiging katumbas ng pagkakaiba sa pagpapaandar ng trabaho para sa bawat metal na hinati ng singil ng elektron

Malinaw na kung isasara mo ang gayong isang pares sa isang singsing, kung gayon ang nagresultang EMF ay magiging zero, ngunit kung sa isang banda ito ay maiiwan pa ring bukas, pagkatapos ay magkakaroon ng isang tunay na EMF, mula sa mga ikasampu ng isang bolta hanggang sa mga yunit ng volts, depende sa kung ano ito ay para sa mga materyales.

Siyempre, hindi posible na masukat ang potensyal na pagkakaiba sa contact na may isang voltmeter, gayunpaman, magpapakita ito ng sarili sa kasalukuyang katangian ng boltahe, halimbawa, ipinapakita nito ang sarili sa isang transistor at sa diode sa p-n junction.

Ang ilalim na linya ay kapag, halimbawa, dalawang metal ang nakikipag-ugnay, ang sistema ay lumabas sa balanse dahil ang mga potensyal na kemikal ng dalawang metal na ito ay hindi katumbas sa bawat isa, bilang isang resulta, ang mga electron ay nagkakalat sa direksyon ng pagbawas ng kanilang enerhiya, na kung saan ay humahantong sa isang pagbabago sa singil at mga de-koryenteng potensyal ng mga contact na metal. Kaya sa malapit na contact na rehiyon ay nagsisimula ang paglago ng larangan ng kuryente, at bilang isang resulta mayroon tayong kung ano ang mayroon tayo.

Kung muling isaalang-alang namin ang dalawang conductor na ito ng iba't ibang mga metal, nakasara lamang sa isang singsing, kapag ang kabuuang emf sa isang saradong circuit ay nagiging zero, pagkatapos ay nakakakuha kami ng dalawang lugar ng contact. Tatawagin namin ang mga lugar na ito ng mga junctions.

Kaya, mayroong dalawang mga junction ng dalawang magkakaibang conductor. Paano kung susubukan mong magpainit ng isa sa mga junctions, at iwanan ang pangalawa sa temperatura ng silid? Malinaw, dahil ang magkakaugnay na mga metal ay magkakaiba, at mayroong isang potensyal na pagkakaiba sa pakikipag-ugnay sa bawat magkasanib, ang mga junctions ay makakaranas ng iba't ibang mga paglihis ng EMF sa iba't ibang mga temperatura.

Pinapatunayan ng eksperimento na ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga junctions ay magiging proporsyonal sa pagkakaiba-iba sa kanilang mga temperatura, upang maipasok mo ang koepisyent ng proporsyonalidad, na kung saan ay tinatawag na thermo-EMF. Para sa iba't ibang mga thermocouples, magkakaiba ang thermo-EMF.

Kung ang boltahe ay sinusukat sa konteksto ng tulad ng isang singsing, pagkatapos ay sa isang tiyak na saklaw ng temperatura ito ay magiging halos mahigpit na proporsyonal sa pagkakaiba-iba ng temperatura ng mga junctions. At kahit na nag-iiwan ka lamang ng isang kantong (tulad ng sa figure), at pinainit lamang ito, at sukatin ang boltahe sa pagitan ng dalawang mga dulo na matatagpuan sa parehong temperatura ng silid, maaari ka pa ring makahanap ng isang napakalinaw na pag-asa ng EMF sa kasalukuyang temperatura ng kantong. Ito ay kung paano gumagana ang thermocouples.

Ang inilarawan na kababalaghan ay tumutukoy sa thermoelectric, at ang epekto mismo, sa batayan kung saan gumagana ang lahat ng thermocouples, ay tinatawag na Epekto ng Seebeck, bilang karangalan ng kanyang nadiskubre - Thomas Seebeck. Ngayon maaari mong matugunan ang mga thermocouples ng pang-industriya, kung saan, depende sa kinakailangang sinusukat na saklaw ng temperatura, ang mga electrodes ay ginawa ng mga espesyal na napiling haluang metal.

Halimbawa, ang mga thermocouples na gawa sa chromel at alumel alloy ay may koepisyent ng thermo-emf na 40 microvolts bawat ° C, at idinisenyo upang masukat ang mga temperatura sa saklaw mula 0 hanggang + 1100 ° C. Ang isang pares ng tanso-constantan, na tanyag bilang tool ng demonstrasyon, ay nagbibigay-daan sa iyo upang masukat ang mga temperatura mula -185 hanggang + 300 ° C.

Ang thermo-EMF nito ay malakas na nakasalalay sa tiyak na pagkakaiba sa temperatura, samakatuwid, upang suriin ang mga parameter nito ay maginhawa upang gamitin ang talahanayan, halimbawa, sa isang malamig na temperatura ng kantong na 0 ° C, sa isang pagkakaiba sa temperatura ng 100 degree, ang potensyal na pagkakaiba ng pares ng tanso-constantan ay magiging humigit-kumulang na 4.25 mV.