Термоэлемент

Одним из видов источников тока являются так называемые термоэлементы, или термопары. Любые термоэлементы состоят из двух ветвей. Эти ветви сделаны из разнородных металлов или сплавов. Мы продемонстрируем вам работу так называемого хромель-алюмелевого термоэлемента.

В данном случае одна ветвь термопары - это сплав никеля с хромом, так называемый хромель (вот одна часть, хромелевая, вот другая часть из хромеля), а второй ветвью термопары является сплав, который называется алюмель - это сплав никеля с алюминием (вот здесь, справа и слева мы видим рабочие спаи этого термоэлемента). Во внешнюю цепь включен демонстрационный гальванометр.

Когда приводят в контакт разнородные металлы и сплавы, то в месте контакта возникает так называемая контактная ЭДС - величина, которая зависит от того, какие металлы или сплавы приведены в контакт, и, кроме того, эта величина, ЭДС, зависит от температуры. Обычно чем выше температура, тем больше эта контактная ЭДС.

В данном случае контактная ЭДС существует в обоих спаях, в правом и в левом, но направлены эти ЭДС в противоположных направлениях, и поскольку температура обоих спаев одинакова, то суммарная ЭДС, действующая в этой цепи, равна нулю. Контакты ЭДС, направленные навстречу друг другу, уравновешиваются.

Попробуем нагреть один из спаев термоэлемента. Нагреем правый спай. По мере нагрева этого спая растет ЭДС в этом спае, и теперь уже равновесие нарушается. Мы видим, что по мере нагрева спая стрелка гальванометра отклоняется вправо. Чем выше температура спая, тем больше суммарная ЭДС цепи, тем больше ток в цепи.

Охладим этот спай. И вновь мы видим равновесие ЭДС, и ток равен нулю.

Если нагревать левый спай термопары, то в этом случае опять нарушается равновесие ЭДС, но теперь уже суммарная ЭДС направлена в противоположном направлении в цепи, и поэтому стрелка демонстрационного гальванометра отклоняется влево.

При охлаждении этого спая вновь наступает равновесие ЭДС, суммарная ЭДС становится равной нулю, и ток в цепи не течет.