ساخت ترموکوپل ساده

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: انتهای سیم مسی و سیم آهنی را به همدیگر بتابانید. هر کدام ازدو انتهای باز سیم‌ها را به یک پایه ترمینال متصل نماید. ولتمتر را بر روی کمترین درجه اندازه گیری قرار داده و آن را به ترمینال‌ها متصل کنید. ولتمتر باید عددی نزدیک به صفر را نشان بدهد.

 

 

آنچه شما درست کرده اید در حقیقت یک ترموکوپل ساده است و می‌تواند ولتاژی کوچک متناسب با تفاوت دما بین ترمینال و انتهای به هم تابیده دو سیم را ایجاد کند. هنگامی که سرتابیده سیم‌ها درجه حرارتی تقریبا برابر با ترمینال دارد ولتاژی ایجاد نمی‌شود و عددی بر روی ولتمتر خوانده نمی‌شود.

حال شمع را روشن کنید و دوسر به هم تابیده سیم‌ها را بر روی شعله آن بگیرید. عددی بر روی نمایشگر ولتمتر ظاهر خواهد شد. شعله را دور کنید و اجازه دهید تا سیم خنک شده و ولتمتر دوباره عدد صفر را نشان دهد. حال یک قطعه یخ بر روی ترموکوپل تان قرار دهید و ولتاژ ولتمتر را بخوانید. ولتاژ خوانده شده در این حالت بیشتر است یا در حالتی که ترموکوپل بر روی شعله شمع قرار داشت؟ قطبهای این ولتاژ را چگونه باید زمانی که ولتاژ توسط شعله ایجاد شده بود مقایسه کرد؟

حال سرترموکوپل را بین انگشتان تان بگیرید و دقت کنید که ولتاژ خوانده شده چگونه تغییر می‌کند.

ترموکوپل وسیله‌ای است که بر اساس اثر سیبک (Seebeck) کار می‌کند: تولید ولتاژی اندک، ولی متناسب با گرادیان حرارت در طول یک سیم. این ولتاژ بستگی دارد به اندازه تفاوت درجه حرارت بین دو سر سیم و جنس آن. اندازه گیری مستقیم ولتاژ سیبک تولید شده در طول یک سیم ناشی از گرادیان حرارت بسیار مشکل است و در این آزمایش به آن نمی‌پردازیم.

 

 

ترموکوپل‌ها از دو فلز متفاوت درست می‌شوند که در یک انتها به هم وصل هستند و ولتاژی متناسب درجه حرارت نقطه اتصالشان را ایجاد می‌کنند. گردایان حرارت در طول دو سیم در اثر یک درجه حرارت ثابت در نقطه اتصال، ولتاژهای سیبک جداگانه‌ای را طول سیم‌ها به وجود می‌آورد چرا که سیم‌ها از فلزاتی مختلف ساخته شده اند. ولتاژ منتجه بین دو سر آزاد سیم‌ها تفاوت بین دو ولتاژ سیبک حاصله در هر یک از سیم هاست.

ترموکوپل‌ها به صورت گسترده‌ای به عنوان سنسورهای حرارت بکار می‌روند چراکه رابطه ریاضی بین تفاوت درجه حرارت و ولتاژ بوجود آماده قابل تکرار و خطی است. با اندازه گیری ولتاژ ممکن است که درجه حرارت را اندازه گیری کرد. با استفاده از ماده‌های گوناگون به عنوان سیمهای ترموکوپل می‌توان درجه حرارتهای متفاوتی را اندازه گیری کرد.