10.2 热电偶的四条基本定律在线视频

热电偶呢还有四条基本定律

首先我们先来看均质导体定律

由一种均质导体组成的闭合回路中

不论其截面和长度如何

以及沿长度方向上各处的温度分布如何

都不能产生热电势

也就是说

如果由一种导体组成的闭合回路

它是不可以产生热电势的

但是如果当你发现

一种导体组成的闭合回路

在不同温差下

也就是说它的接点

放在不同的温度情况下

出现了热电势

那这是什么现象呢

是什么原因造成的呢

如果出现这种现象

就说明你的这种导体是非均质的

那么这种非均质会造成它电势的产生

所以呢 我们在测量的时候

如果精度非常高的情况下

就需要对导体的均质性进行检测

因此这条规律

还要求热电偶的两种材料

必须各自都是均质的

否则会由于沿热电偶长度方向

存在温度梯度而产生附加电势

从而因热电偶材料的不均匀

那么造成误差

第二个就是中间导体定律

由任何数目的不同材料组成的电路

只要它全部处于均匀温度下

那么其中的热电势

也称为热电压的代数和就等于0

那么我们看一下

下面有两个图

其中呢C点

我们看一下C的部分

那么使得呢它的接点呢

都处于温度T3

那么同时呢

右侧的图呢

也是它的接点C部分

然后全部处于T3

在这种情况下

那么即使引入了材料C

但是它是不影响整个回路中的热电势的

因为它的接点都处于相同温度情况下

好 我们下面来看一下

中间导体定律的证明

那么我们看在热电偶中

引入了第三种导体C

那么这时候回路的总热电势为

E_AB(T ，T_0)

那么它呢是由这几部分组成的

也就是AB材料的在温度T下的热电势

B材料T到T_0的温差电势

还有呢BC材料

在T_0下的接触电势

CA材料在T_0下的接触电势

以及材料A

T_0到T的温差电势

我们看这里面BC（T_0）它的接触电势

和CA（T_0）下的接触电势

那么在进一步分析上式之前呢

我们先来分析一下三种材料

在接点相同的情况下它的电势

我们设温度都为（T_0）

则三种材料在（T_0）温度下的电势

为AB材料（T_0）温度下的接触电势

BC材料在（T_0）下的接触电势

和CA材料在（T_0）下的接触电势

我们把接触电势的公式代进来

我们会发现它们会两两消掉

最后呢（T_0）下的

ABC三种材料的电势呢为零

这时候我们就可以得到

T_0温度下BC材料的电势

加上CA材料在T_0下的电势呢

等于负的AB材料在T_0下的电势

这时候我们把这个公式呢再代入到上式中

那么我们会发现什么呢

ABC三种材料在T，T_0温度下的电势呢

是由四部分来组成的

也就是温度T

AB材料的电势和温度T到T_0

BC材料的接触电势

减去呢AB材料在T_0温度下的接触电势

减去T到T_0温度下A的温差电势

所以ABC三种材料

在T到T_0温度下的热电势

那么就是由这四部分所组成的

我们看一下这四部分呢

完全是没有第三种材料的影响

最终呢ABC三种材料

在T和T_0温度下的电势呢

就等于AB两种材料

在T和T_0下的电势

所以呢我们最终证明了

由于第三种导体引入呢

只要让两个接点呢

在温度相同的情况下呢

它是不影响总的回路的电势的

中间导体定律呢

是一条非常有用的定律

它使得呢

热电偶测温呢

就变得可能

因为呢在热电偶回路中呢

引入第三种导体

只要第三种导体两端温度相同

该导体的引入对于热电偶回路的总电势

是没有影响的

也就是说

热电偶回路中可以接入多种导体

只要保证接入的每种导体的两端温度相同

则对热电偶的热电势是没有影响的

那么该定律呢也表明呢

热电偶回路中可接入各种仪表或连接导线

只要仪表或导线处于稳定的环境温度

原热电偶回路的热电势

将不受接入仪表或导线的影响

这个定律呢还表明了

热电偶的接点不仅可以焊接而成

也可以借助均质等温的导体加以连接

那么我们都知道热电偶呢

是由两种导体组成回路的

那么两种导体如何连接

是非常重要的

一般呢 我们都是通过吸焊

然后来进行连接的

那么吸焊呢

那么它是第三种导体

因此呢有了这个中间导体定律呢

也就是你焊接使用的第三种材料呢

只要是在相同的温度情况下

那么它是不影响热电势的

所以呢这就是说为什么这个定律呢

使得测量呢 变得可行

那么这里面呢 我们看这个图

热电偶是与仪器

测量仪表相连接

那么我们只要保证测量仪表

它的温度处于一个稳定的状态

这样的话这种仪表的引入

是不影响热电偶的测量的

那么我们再看第三个定律

也叫中间温度定律

由两种不同的均质金属组成的闭合回路

若其接点处于温度T_1和T_2时呢

产生的热电势E1

而当其接点处于温度T_2和T_3时呢

产生的热电势为E_2

则当其接点处于温度T_1和T_3时呢

所产生的热电势

E_3=E_1+E_2

下面这个图呢

很清楚的说明了中间温度定律

也就是说无论你的中间温度是怎样的

那么它产生的总电势

只是跟你接点的两个温度有关系

也就是说它只是跟E_1和E_3

是有关系的

那么中间温度定律说明

当热电偶冷端温度不是0℃时候

只要能测得热电势E_AB（t，t_0）

且t_0已知

仍可以采用热电偶分度表

求得被测温度值

也就是说t到t_0

AB导体的热电势

它是等于t到0的热电势

与0到t_0的热电势相加

那么我们看一下下面的公式

那么它就等于t到0的热电势

减去t_0到0的热电势

最后呢t到0的热电势

就等于t到t_0的热电势

加上t_0到0的热电势

因此我们只要知道

t_0到0它的热电势

同时呢

保持了热电偶它的一端温度为t_0

这时候就可以通过累加的方法

然后最后得到t到t_0的热电势

那么第四个定律是连接导体定律

在热电偶回路中

如果热电偶的电极材料A和B

分别与连接导线A’和B’相连接

各有关接点的温度为t t_n和t_0

那么回路的总热电势

等于热电偶两端处于t和t_n

温度条件下的热电势E_AB(t，t_n)

与连接导线A’和B’两端处于

t_n t_0温度条件下的

热电势E_A’B‘(t_n， t_0)的代数和

也就是如下公式所表示的

那么中间温度定律和连接导体定律

是热电偶测温中

应用补偿导线的理论依据

也就是说

如果我们的热电偶电极材料很短

那么我们可以利用连接导线A’和B’

把它进行延长

那么这时候我们就

可以利用中间温度定律

和连接导体定律

然后呢进行温度测量

因此热电偶测温呢我们总结如下

首先热电偶回路热电势的大小呢

只与组成的热电偶的材料

和材料两端连接点的所处的温度是有关的

与热电偶丝的直径

长度及沿程温度分布无关

第二 只有两种不同性质的材料

才能组成热电偶

相同材料组成的闭合回路

不会产生热电势

热电偶的两个热电极材料确定后

热电势的大小只与热电偶两端接点温度有关

如果T_0已知且恒定

则T_0产生的影响呢它为常数

那么回路总的热点势E_AB（T，T_0）

只是温度T的单值函数