Термоэлемент

Термоэлемент, т е р м о п а р а, прибор в виде комбинации из двух проводников, дающих термоэлектрич. ток (смотрите Термоэлектричество). Применяется для измерения тепловой и лучистой Энергии и весьма малых переменных электрич. токов (гл. обр. высокочастотных). Для измерения темп-p как средних, так и высоких изготовляют Т. из двух разнородных металлов в виде двух одинаковой длины проволок, спаянных на одном конце. Спаянный конец помещается в пункте, t° которого требуется измерить. Два других конца соединяются с гальванометром (с малым сопротивлением) проводами, симметрично (во избежание погрешностей) расположенными по отношению к Т. и к измерительному прибору, Тфя взаимного компенсирования термоэдс, возникающих в других частях цепи. Получающиеся термоэдс пропорциональны разности t° спая и f двух свободных концов термопары, от которых идут провода к гальванометру. При выборе Т. берут проводники с относительно малыми термоэдс (порядка 1(Г⁵ V/°C) и по возможности тонкие (с малой теплоемкостью, чтобы термопара могла быстро следовать за изменениями t°). Для измерения от 0 до 100° применяют пару Константин—медь, дающую Ок. 40-10^_6V/°C нагрева. Выше 100° (до + 600°) применяют пару, серебро—Константин. Для измерения очень высоких t° применяют: 1) пару платина— сплав платины с 10% иридия (до + 1 100°) и 2) пару платина—сплав платины с 10% родия (до +1 600°). Для той же цели используются пары железо—Константин, никель—нихром и нек-рые специальные сплавы, например хромель-алюмель (смотрите Пирометрия). Обе проволоки Т. для предохранения спая от загрязнения и других повреждений заключают в фарфоровую трубку, запаянную с одного конца, и изолируют друг от друга асбестом, а также запаивают в кварцевые или из особого огнеупорного вещества (Марквардова масса) трубки. Для измерения очень малых разностей применяют термопары с большой термоэдс (порядка 120 · 10“⁶V/°C нагрева), например пару «сплав висмута с 5% олова—сплав висмута с 3% сурьмы». Прибор для этой цели называется термоэлектрическим столбиком и составляется из 30—40 соединенных последовательно Т. Его применяют например для исследования распределения энергии в спектре. В этой термобатарее бруски, входящие в отдельные пары, располагают зигзагом так, что цсе четные пары обращены в одну сторону, а нечетные — в другую; бруски изолированы друг от друга асбестовым картоном. Собранная батарея имеет вид кубика или параллелепипеда и заделывается в метал л ич. оправу.

Т. применяют для измерения весьма малых переменных токов. Для этого спай Т. нагревается измеряемым током, а другие концы замыкаются на чувствительный гальванометр. Существует много различных конструкций таких Т., но- наиболее употребительных соединений можно отметить два. На фигуре 1 две разнород-

ные проволоки С. и Ώ в точке К припаяны к цельной проволоке АВ, нагревающей спай К проходящим по ней измеряемым током. На фигуре 2 разнородные проволоки спаяны в точке К крестом. Одна пара их присоедргаена к гальванометру, а другая—к источнику измеряемого тока. Соединение по фигура 1 имеет то преимущество, что подогревающая спай проволока однородна, и при той же силе тока спай будет нагрет до большей t°, чем в случае фигура 2, где подогревающий элемент состоит из проволок различного удельного сопротивления и нагревается не-Для Т. применяют пары: пла-константан—железо, констан-

Фигура 1.

равномерно, тина—никель, тан—манганин w др. Для уменьшения теплоотдачи и повышения чувствительности Т. заключают в небольшой эвакуированный стеклянный сосуд. Чувствительность такого вакуумного Т. при неизменном токе зависит от металлов термопары, от способа прикрепления ее к нагревающей проволоке и от диам. последней. При токе через Т. в 10 пхА через подогревающую проволоку 015 μ термопара железо—констан- а тан при аккуратной пайке оловом дает термоэдс ~10 mV. При тщательной электросварке термопары можно при тех же условиях получить 17 mV и более. Основное требование—минимальный размер спая.

Т. изготовляются для измерения токов (гл. образом высокочастотных) от долей шА до десятков А в виде самостоятельных приборов или вставленных внутрь измерргтельных приборов. В последнем случае часто употребляется не одна термопара, а батарейки из нескольких термопар. Получить однородные Т. очень трудно, и в работе с ними требуется тщательная их градуировка.

Было сделано много попыток использовать Т. в технич. целях для непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую без применения промежуточного тела, каким являются вода и водяные пары. Однако кпд таких термобатарей настолько низок (порядка 1—3%), что применение их для технич. целей по экономич. соображениям в настоящее время совершенно исключается.

Лат.: см. Термоэлектричество, также Пирометрия, Термометрия.

Фигура 2.