Термопараны дәрежелеу және оның көмегінде температураны анықтау

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Лабораториялық жұмыс №18.

Термопараны дәрежелеу және оның көмегінде температураны анықтау.

Қажетті құрал-жабдықтар: термопара, гальвонометр, термопара
жапсарлары түсірілетін 2-ыдыс, О0С – 1000 С аралығындағы термометр (00 с-
1000С) өткізгіштер, қыздырғыш құрал.
Жұмыстың мақсаты: термопара құрылысымен танысу, және ол арқылы
температураны анықтауды үйрену.
Жұмысты орындау алдында студенттер төмендегі сұрақтарды білуі
тиіс:
1. Электр тізбектері
2. Тізбекте электр тогының пайда болу шарттары, термо ЭҚК.
3. Өткізгіштердегі термоэлектрлік құбылыстар.
4. Термопараны дәрежелеу қондырғысы.
5. Термопараны дәрежелеу және оның көмегінде дененің
температурасын анықтау.

Теориядан қысқаша түсінік.
Әр түрлі металлдан жасалған екі өткізгіштен тұратын тұйық
тізбек жүйесі термопара деп аталады. Бұл жүйені қарастыратын
болсақ: әр түрлі металдарда еркін электрондар концентрациясы әр түрлі
болғандықтан, өткізгіштер жапсарларындағы А және В нүктелерінде ЕА
және ЕВ контактілі потенциалдар айырымы пайда болды. ЕА және ЕВ
контактілі потенциалдар айырымы жапсарлардағы еркін электрондар
диффузиясынан туындайды. Сонда:

ал, болады.
Мұндағы: һ1, һ2 - металлдардағы еркін электрондар концентрациясы.

ТА, ТВ - жапсарлардағы
температура
К – Больцман тұрақтысы
е - электрон заряды
Егер, температура бірдей болса, А және В жапсарлардағы
контактілі потенциалдар айырымының шамасы да
1-сурет бірдей, бірақ қарама-қарсы
бағытталған болады, сондықтан да тізбекте ток болмайды. Ал егер,
жапсарлардың біреуін А-ны қыздырсақ, ондағы потенциал арта түседі,
де, жапсарлар арасында потенциалдар айырымы пайда болуының
нәтижесінде тізбекте төмендегідей:

термоэлектр қозғаушы күші пайда болады және тізбек бойымен
термоток деп аталушы ток аға бастайды. Жоғарыдағы теңдеудегі

көрінісін L- арқылы белгілесек: ол теңдеу мыңадай түрге
келеді. .

Бұл формуладан термо ЭҚК шамасының, жапсарлар температурала-рының
айырмашылығына тәуелділігін көруімізге болады. Мұндағы,
-коэффициенті жоспарлардағы температуралар айырымының бір градусқа
өзгергендегі термо ЭҚК шамасын анықтайды. - сандық мәні жағынан
термопара сезімталдығына тең және ол (МВ град)-бірлігінде өлшенеді.
Көптеген жапсарлар үшін - тын аз мәнге ие, мысалы: мыс-темір-
0,016; константан-мыс-0,041; константан-темір-0,053.
Қарастырылып отырған жұмыста 1-суретте бейнеленген қондырғы
пайдаланылады, мұнда С және Д - жапсарлар орналастырылатын ыдыстар,
ал G – тізбектегі токты өлшеуші гальванометр. Температуралардың кез
келген аралығы үшін, гальванометр стрелкасының ауытқуы-N, термо ЭҚК-ке
пропорционал, осыған орай
немесе немесе арқылы өрнектесек,
көрінісіне ие боламыз. (S-пропорционалдық коэффициент) мұндағы, -
гальванометр сезімталдығы, тізбек бойының кедергісі және жапсарлар
материалдарына тәуелді:

Бұл коэффициент жапсарлар температураларының айырмашылығы
10 болғанда гальванометр стрелкасының ауытқуын көрсетеді, сондай-ақ
ол тұтас қондырғының сезімталдығы деп аталады.
Жұмыс үстінде қондырғы сезімталдығын - В-жапсарының
температурасын тұрақты күйге қоя отырып анықтаймыз, сонда А
жапсарының температурасын былай табуымызға болады:

Гальвометр көрсеткішінің жапсарлар температуралыры айырмашылығына
тәуелділігі дәрежелену қисығы - деп аталады. Осы қисықты құрастыра
отырып, ыстық жапсардың белгісіз температурасын анықтауымызға
болады. Ол үшін гальванометр көрсеткішіне - N сәйкес дәрежелеу
қисығынан -дің мәнін табамыз, соң суық жапсардың температурасы
- - ді біле отырып, (ол тұрақты күйде болады) t – ны анықтаймыз.

Жұмысты орындау реті:
1.1-сурет бойынша электр схемасын құрастыру.
2.Екі ыдысқа температурасы бірдей салқын су құйып, оған термопара
жапсарлары орналастырылады, соң гальванометр корректорының көмегінде
оның стрелкасы нольге келтіріледі.
3. Жапсарлар біреуінің температурасын – t0 тұрақты шамаға қойып,
екіншісінің температурасын әр өлшеу уақытында 5-100 –қа артып
отыратындай өзгертеміз және осы аралықтарға сәйкес гальванометр
көрсеткіштерін белгілеп нәтижелерін кестеге енгіземіз.
4. Қыздырылушы жапсардың температурасы 80-900 С-қа жеткенде, қыздыру
тоқтатылады да, сол температурадан бастап әр өлшеді 8-100 С аралығында
алынатын жапсардың салқындай түскендегі кері тәжірибесі жүргізіледі.
5. Гальванометр және термометр шкалалары бойынша өлшемдер алу, суды
мұқият араластырып, температураның тұрақталғанынан соң ғана,
жүргізледі. Тәжірибе ыстық жапсардың температурасы бөлме
температурасынан 10-200 С жоғары болған шамада тоқтатылады.
6. Алынған шамалар бойынша гальванометр көрсеткішінің - N қыздыру
және салқындатуға жапсарлар температураларының айырмашылығына - (t-t0)
тәуелділігінің графигі (дәрежелену қисығы ) сызылады. Мұнда, у-осі
бойынша – N, ал Х-осі бойынша (t-t0) жатады.
Нәтижелер төмендегі кестеге енгізіледі.

N= Суық жапсар Ыстық жапсар ТемператураларГальванометрҚондыр ғы
TP температурасытемпературасыайырым ы сезімталдығы
көрсеткіші
N

1
2
3
4
5

7.Қондырғы сезімталдығының орташа мәнін есептеп, формуласы
көмегінде ыстық жапсарды дененің бірнеше нүктелеріне (мұрын, құлақ,
қол) тигізе отырып, температураны анықтаңыз.
Мұндағы, N – гальванометр көрсеткіші
- суық жапсар температурасы
- дене температурасы
Дәрежелену қисығын пайдаланып, дененің температурасын табыңыз.

Бақылау сұрақтары.
1. Өткізгіштердің түрлері және олардың өткізгіштік шарттары.
2. Контактілі потенциалдар айырымы. Оның пайда болу себептері.
3. Температура дегеніміз не?
4. Температураны өлшеуде термопараны қалай пайдаланамыз?
5. Термопара мен қондырғының сезімталдығы дегеніміз не?
6. Дәрежеленген термопара көмегінде температура қалай өлшенеді?

Лабораториялық жұмыс № 1

1.Электр өлшеу құралдары

Қажетті құрал-жабдықтар: Электр өлшеу құралдарының жинағы
өткізгіштер, қо шунттар
қосымша кедергілер.
Жұмыстың мақсаты: Электр өлшеу құралдарымен танысу және
олардың көмегінде дұрыс өлшеу жүргізуді үйрену.

Негізгі электр өлшеу құралдары: Барлық электр өлшеу құралдары
төмендегідей негізгі белгілері бойынша классификацияланады:
1) өлшеніп жатқан шаманың түрі бойынша: амперметрлер, вольтметрлер,
омметрлер, санауыштар, ваттметрлер және т.б.
2) токтың түр бойынша: тұрақты, айнымалы ток құралдары және тұрақты
әрі айнымалы ток құралдары;
3) жұмыс принципі бойынша: магнитоэлектрлік, электромагнитті,
электродинамикалық, индукционды, жылулық, электростатикалық және т.б.
4) дәлдік дәрежесі бойынша: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5;4,0 класстарға
ие.
0,1; 0,2; 0,5 дәлдік класындағы құралдар презиционды – деп аталады және
олар өте дәл лабораториялық өлшеулерде пайдаланылады.
Құралдардың шкала бетіне оның жұмыс принципі, токтың түрі-тұрақты
(– ) немесе айнымалы ( ), құралдың орналасу тәртібі - вертикаль (
), немесе горизонталь ( ), қорғаушы қабаттан өтуші кернеу ( 2
кв) және дәлдік классын көрсетуші белгілері жазылады.
Электр өлшеу құралдарының жүйелік шартты белгілері
1-суретте көрсетілген.
Электр өлшеу құралдары қозғалушы және қозғалмайтын бөліктерден
тұрады. Өлшеу уақытында қозғалушы бөліктің бұралу моменті,
серппенің немесе сол сияқты басқа құрылманың қарсы әсер етуші
моментімен теңеседі. Бұл жағдайда құралдың көрсеткіші белгілі бір
бұрышқа ауытқиды.
Өлшеніп жатқан шаманың мәні мен құрал көрсеткішінің ауытқу бұрышы
арасындағы тұрақты тәуелділіктен есептеу шкаласын алуымызға болады.
Қосалқы бөлшектер треуіштеріндегі үйкеліс және тағы басқа себептер
құралдың көрсеткішіне әсер ететіндіктен оған түзетулер енгізіледі. Құрал
көрсеткішіне қойылатын түзетулер оны алдын-ала бақылаудан өткізу
арқылы анықталады.

Құрал қозғалушы бөлімінің ауытқу бұрышымен өлшенуші шама арасындағы
қатынсы құралдың сезімталдығы - деп аталады.
Мысалы: dI – ток шамасынан - бұрышы пайда болса, құрал
сезімталдығы:
көрінісіне ие болады.
- шамасы құрал шкаласының бөліктер құны болып табылады; С- бір
бөлікке ауытқытушы электр шамасының мәнін анықтайды. Мысалы, 0-ден
250В –қа дейінгі кернеуді өлшей алатын құралды қарастырайық:
(2-сурет) мұнда құралдың шкаласы 50 бөлікке (ұсақ) бөлінген. Оның
сезімталдығы:

бөлв, ал бөліктер құны: вбөл.

2-сурет

Магнитоэлектрлік жүйе құралдары. Магнитоэлектрлік жүйе
құралдарының жұмыс принципі жеңіл қозғалушы орам бойымен өтетін
токтың, тұрақты магниттің магнит өрісімен әсерлесуіне негізделген.
Бұл жүйедегі құралдардың құрылысы 3 –суретте көрсетілген.

Қозғалмайтын таға тәрізді магниттік-А ұштарыда тұтас темір
өзекті
(С-ны) орай жұмсақ темірден жасалған полюстер – В орналасқан. Өзек пен
магнит полюстер аралығы сақиналық саңылауға ие. Өзекпен бір осьте,
жіңішке өткізгіштен жасалған орамнан тұратын қозғалушы жеңіл тік
бұрышты рамка бекітілген.
Бұл рамка магнит полюстері мен өзек арасындағы саңылауда
еркін айнала алады. Қозғалушы жүйенің негізгі бөлігін құраушы
рамкаға көрсеткіш стрелка да – S жатады. Қозғаушы
3-сурет жүйенің негізгі механикалық құрылымы
магниттік қасиеті жоқ материалдан жасалған орамалы серппелерден
тұрады. Олар рамка оралымын ұштарына ток өткізумен қатар оның
айналуына да қарсы әсер етеді. Магнит өрісі мен рамка бойымен өтуші
токтың әсерлесуі нәтижесінде құралдың қозғалушы бөлігін ось бойымен
айналдырушы айналу моменті пайда болады. Орамға ток өткізуші
серппелер, қарсы әсер етуші моментті де тудырады.
Магнитоэлектрлік құралдар техникалық, сондай-ақ лабораториялық
бақылау өлшемдерін алуда тұрақты ток амперметрлері мен вольтметрлері
ретінде кең пайдаланылады. Бұл жүйедегі милли амперметрлер мен
амперметрлерді тікелей тізбекке қоса отырып, 1ма-ден 100 а дейінгі, ал
шунтты пайдаланумен бірнеше мың амперге дейінгі токтарды өлшей
алуымызға болады. Сол сияқты, вольтметрлер де 0,1 в-тан 600 в-қа
дейінгі, ал қосымша кедергілермен 10000 в және одан да жоғары
кернеулерді өлшей аламыз.
Айнымалы ток үшін магнитоэлектрлік құралдарды қолдануға
болмайды. Өйткені, оның қозғалушы бөлігі инерция нәтижесінде, ауытқып
үлгере алмайды.
Электромагниттік жүйе құралдары. Электромагниттік жүйе
құралдарының жұмыс принципі қозғалмайтын катушка орамдары бойымен
өтуші токтың магнит өрісі мен сол өрісте орналасқан қозғалушы темір
өзектің өзара әсерлесуіне негізделген.
4-суретте электромагниттік құралдың құрылысы көрсетілген.
Құрал тар саңылауы –а бар, тік бұрышты катушкадан тұрады. И-өзегі
жұмсақ темірден жасалған және ол оське эксцентрге бекітілген.
Стрелка - S1 оны
4-сурет
теңгеруші ауа поршені – d және қарсы әсер моментін тудырушы серппе - f
өзек осіне қоса орналасқан.
Катушка-а бойымен өтуші ток, оның ішінде магнит өрісін тудырады,
ал оның әсерінен темір өзек ось айналасында ауытқи отырып, катушка
саңылауына тартылады.
Электромагниттік жүйе құралдары негізінен айнымалы токты өлшеу
үшін пайдаланылғанылған олардың көмегінде тұрақты токты да
өлшеуімізге болады. Электромагниттік амперметрлер мен вольтметрлер
айнымалы токты өлшеу үшін қорабтық щит құралдар ретінде кең
қолданылады. Амперметрлер 6 ма-ден 200 а дейінгі токтарды, ал
вольтметрлер 3в –тан 600 в-қа дейінгі кернеулерді өлшей алады.
Бұл жүйедегі құралдардың арнайы құрылысы өлшеу дәлдігіне әсер
етуші көптеген факторлардан сақтайды, бірақ соған қарапайы олардың
дәлдігі басқа жүйедегі құралдармен салыстырғанда төмендеу.

Электродинамикалық жүйедегі құралдар.
Электродинамикалық құралдардың жұмыс приципі бірі-қозғалушы, екіншісі -
қозғалмайтын екі рамкалар (катушкалар) бойымен өтуші токтардың өзара
әсерлесуіне негізделген. 5-суретте электродинамикалық құралдардың
құрылысы көрсетілген. Қозғалмайтын катушка – (1) орамдары өзара
тізбектей қосылған жіңішке саңылаумен бөлінген екі бірдей бөліктен
тұрады. Саңылауда құралдың қозғалушы бөлігінің осі – 0 орналасқан ал
оське қозғалушы катушка-2, стрелка-3, теңгеруші ауа поршені-4 және
суретте көрсетілмеген қозғалушы катушкаға ток өткізуші сондай-ақ,
қарсы әсер моментін ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.