第5章热电偶传感器及应用.ppt

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当A和B两种不同材料的导体接触时,由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同),因此,电子在两个方向上扩散的速率就不一样。
。假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度,则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷。于是,在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。
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热电动势示意图
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形成机理
该电场的方向与扩散进行的方向相反,它将引起反方向的电子转移,阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时,即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时,便处于一种动态平衡状态。在这种状态下,A与B两导体的接触处产生了电位差,称为接触电势。接触电势的大小与导体材料、结点的温度有关,与导体的直径、长度及几何形状无关。
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接触电势大小
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将某一导体两端分别置于不同的温度场T、T0中,在导体内部,热端自由电子具有较大的动能,向冷端移动,从而使热端失去电子带正电荷,冷端得到电子带负电荷。这样,导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场,该静电场阻止电子从热端向冷端移动,最后达到动态平衡。这样,导体两端便产生了电势,我们称为温差电动势。
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设导体A、B组成热电偶的两结点温度分别为T和T0,热电偶回路所产生的总电动势,
在热电偶回路中接触电动势远远大于温差电动势,
所以温差电动势可以忽略不计
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结论
(1)如果热电偶两材料相同,则无论结点处的温度如何,总电势为0。
(2)如果两结点处的温度相同,尽管A、B材料不同,总热电势为0。
(3)热电偶热电势的大小,只与组成热电偶的材料和两结点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关,当热电偶两电极材料固定后,热电势便是两结点电势差。
(4)如果使冷端温度T0保持不变,则热电动势便成为热端温度T的单一函数。
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由一种均质导体组成的闭合回路中,不论导体的截面和长度如何以及各处的温度分布如何,都不能产生热电势。
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