题目
热电偶的中间导体定律的内容是什么?
热电偶的中间导体定律的内容是什么?
题目解答
答案
在热电偶回路中插入第三、四种导体,只要使插入导体的两端温度相等,且插入导体是匀质的,则无论插入导体的温度分布如何,都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
解析
热电偶中间导体定律是热电偶测量理论中的核心定律之一,其核心在于分析中间导体对热电偶回路总热电势的影响。
关键点:
- 中间导体的存在条件:插入的第三、第四种导体两端温度必须相等。
- 导体性质要求:插入的导体必须是匀质的(材料均匀一致)。
- 热电势不变的原理:在满足上述条件时,中间导体的温度分布和材料差异不会改变原热电偶的总热电势。
本定律为热电偶的实际应用提供了理论基础,例如允许通过中间导线连接热电偶与测量仪表,而不会影响测量结果。
定律内容分解
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基本假设
原热电偶由两种不同金属(A和B)组成,两端分别处于温度 $T$ 和 $T_0$。
插入第三种金属C和第四种金属D,形成闭合回路。 -
关键条件
- 温度相等:插入导体C和D的连接点温度必须相等(即 $T_{\text{C-D连接点}} = T_0$)。
- 匀质性:C和D必须是匀质导体,确保其热电势仅由材料性质决定。
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热电势分析
- 原热电偶的总热电势为 $E_{\text{总}} = E_{\text{A-B}}(T, T_0)$。
- 插入中间导体后,总热电势可分解为:
$E_{\text{总}} = E_{\text{A-C}}(T, T_0) + E_{\text{C-D}}(T_0, T_0) + E_{\text{D-B}}(T_0, T_0).$ - 由于 $T_0 = T_0$,中间导体C和D的温差电势 $E_{\text{C-D}}(T_0, T_0) = 0$,最终总热电势仍为 $E_{\text{A-B}}(T, T_0)$。
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结论
插入的中间导体不会改变原热电偶的总热电势,前提是连接点温度相等且导体匀质。