Градуировка термоэлемента

При соприкосновении двух разных металлов в месте соединения возникает некоторая разность потенциалов, обусловленных тепловым движением свободных электронов. Если из разных металлических проводников составить замкнутую цепь, то несмотря на существование ЭДС в местах соприкосновения, ток в цепи будет отсутствовать, так как сумма ЭДС всех мест соприкосновения будет равна нулю. Если же одно из мест соприкосновения двух различных металлов или один из спаев поддерживать при более высокой (или более низкой) температуре чем остальные, то через такую цепь ток пойдет. Величина этого термоэлектрического тока будет зависеть от разности температур между спаями. Термоэлектрическим током можно воспользоваться для измерения температур, для этой цепи необходимо данную систему проградуировать, т.е. определить зависимость величины термотока от разности температур.

Прежде чем производить градуировку термопары, т.е. системы, состоящих из двух разнородных металлов, имеющий один нагреваемый спай, концы которой присоединены к измерителю тока, выясним зависимость между температурой спая и силой тока. Пусть приведены в сопротивление два металла А и В с плотностью свободных электронов и . Пусть между металлами АВ есть тонкий слой, в котором плотность электронов постепенно изменяется от до и пусть плотность свободных электронов в точке Р этого слоя, отстоящего на расстоянии Х от металла, равна N. Пусть напряженность поля в точке Р будет Е, тогда сила, действующая на электроны, заключенные в 1 см. вблизи точки Р, будет равна N. Эта сила должна уравновешивать изменение давления, производимого электронами вблизи этой точки. Таким образом:

или (1)

Из кинетической теории известно, что

Откуда:

(2)

Подставляя значение на (1) и (2), получим:

Интегрируя по всему промежуточному слою, получим

(3)

Таким образом ЭДС спая пропорциональна абсолютной температуре. Если цепь будет замкнута и два спая будут иметь температуру и , где то ЭДС, действующая в цепи, будет равна: