Недостатки

§ Для получения высокой точности измерения температуры (до ±0,01 °С) требуется индивидуальная градуировка термопары.

§ Эффект Пельтье (в момент снятия показаний, необходимо исключить протекание тока через термопару, так как ток, протекающий через неё, охлаждает горячий спай и разогревает холодный).

§ На большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.

Применение эффекта

С помощью явления Зеебека, помимо температуры, можно определять и другие физические величины, измерение которых может быть сведено к измерению температур: силы переменного тока, потока лучистой энергии, давления газа и т.д.

Для увеличения чувствительности термоэлементы соединяют последовательно в термобатареи. При этом, все четные спаи поддерживаются при одной температуре, а все нечетные - при другой. ЭДС такой батареи равна сумме термоэдс отдельных элементов.

Миниатюрные термобатареи (так называемые термостолбики) с успехом применяют для измерения интенсивности света (как видимого, так и невидимого). В соединении с чувствительным гальванометром они обладают огромной чувствительностью: обнаруживают, например, тепловое излучение человеческой руки.

Термобатарея представляет интерес и как генератор электрического тока. Однако использование металлических термоэлементов неэффективно, поэтому для преобразования тепловой энергии в электрическую используются полупроводниковые материалы.

Контрольные вопросы:

1) Как по-другому называют Эффект Зеебека? (Термоэлектрический эффект)

2) Как называю цепь, которая состоит только из двух различных проводников? (термопара)

3) От чего зависит величина термо-эдс? (От материала проводников и от разности температур)

4) Термопары из какого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры? (Вольфрам-рениевый)

5) Назовите несколько преимуществ термопар? (простота, дешевизна, надёжность, высокая точность измерений, высокий температурный диапазон)

Задачи

Для решения задач нам понадобится таблица, в которой приведены значения “ α ”, некоторых металлов (по отношению к свинцу) для интервала температур от 0⁰С до 200⁰С (Положительный знак “ α ” приписан тем металлам, к которым течёт ток через нагретый спай).

1. Найти эдс термопары (Олово-Свинец), если известно, что T₁ и Т₂ равны соответственно 78⁰С и 9⁰С.

Решение: Для начала переведем градусы в кельвины (78⁰С = 78+273= 351К, 9⁰С =9 + 273 = 282К).Воспользуемся формулой так как нам известны все составляющие, найдем ЭДС:

Е = -0,2мкВ/К * (282К – 351К) = 352*10^-6 = 352мкВ.

2. Найти разность температур термопары (Сурьма – свинец), если известно что, термо-эдс(Е) = -0,00001В, а коэффициент термо-эдс(α) = 4,3мкВ/К.

Решение: (Т₂-Т₁) = Е/α = (-10мкВ)/(4,3мкК) = -2,325К

3. Дана термоэлектрическая способность пары (Медь-Свинец), α= 3,2*10⁶ Термо-эдс(Е)=-120мкВ, Т₁ = 250К. Найти Т₂ -?

Решение: Выразим из формулы неизвестную нам Т₂:

Т₂ = Е/ α + Т₁ = (-120мкВ)/(3,2мкВ/К) + 250К = 212,5К

4. Найти Термоэлектрическую способность пары (Платина-свинец), если известно, что Е = 0,00008В, Т₁ = 197⁰С, Т₂ = 17⁰С.

Решение: Переведем градусы в кельвины (197⁰С = 470К, 17⁰С = 290К) Воспользуемся формулой Выразим из нее коэффициент термо-эдс, и подставим все составляющие: α = 0,00008В / (290 – 470) = -0,00000044 = -4,4 мкВ/К

5. Будет ли возникать термо-эдс в цепи, состоящей из двух свинцовых проводников, при том, что места контактов этих проводников поддерживаются разными температурами?

Решение: Термо-эдс будет равна нулю, так как коэффициент термопары будет равен нулю.

Эффект Зеебека существует только тогда, когда выполняются одновременно 2 условия:

1) замкнутая цепь должна состоять из последовательных разнородных проводников.

2) поддержание мест контактов этих проводников при разной температуре.