Termoelementloven

Termoelementer er temperatursensorer, der er fremstillet af to forskellige metaller. En spænding genereres, når metallerne bringes sammen for at danne et kryds og der er temperaturforskelle mellem dem. Thermocouple kredsløb styres af grundlæggende fysiske love, der påvirker deres evne til at tage målinger.

Seebeck Effekt

En tysk læge blev fysiker ved navn Thomas Johann Seebeck tog to forskellige metaller, med en på en højere temperatur end den anden og lavede en serie kredsløb ved at forbinde dem sammen for at danne et kryds. Han fandt, at han ved at gøre det kunne generere en elektromotorisk kraft (emf). Emfs er spændinger. Seebeck fandt, at jo større temperaturforskelle mellem metallerne er, desto højere genereres spændingen uanset deres former. Hans opdagelse kaldes Seebeck-effekten, og det er grundlaget for alle termoelementer.

Baggrund

Seebeck, H. Magnus, og A.C. Becquerel foreslog de empiriske regler for termoelektriske kredsløb. Lord Kelvin forklarede deres termodynamiske grundlag, og W.F. Roesser sammensatte dem i et sæt af tre grundlæggende love. De er alle blevet verificeret eksperimentelt.

Den anden lov er undertiden opdelt i tre dele af moderne forskere, for at give et samlet antal fem, men Roesser er stadig standard.

Lov af homogene materialer

Dette var oprindeligt kendt som Homogene Metals Lov. En homogen wire er en, der er fysisk og kemisk den samme hele. Denne lov siger, at et termoelement kredsløb, der er lavet med en homogen tråd, ikke kan generere en emf, selv om den er ved forskellige temperaturer og tykkelser hele vejen igennem. Med andre ord skal et termoelement være lavet af mindst to forskellige materialer for at generere en spænding. En ændring i området af tværsnittet af en ledning eller en ændring i temperaturen på forskellige steder i ledningen vil ikke producere en spænding.

Lægemidlerne

Dette var oprindeligt kendt som Law of Intermediate Metals. Summen af ​​alle emfs i et termoelement kredsløb ved hjælp af to eller flere forskellige metaller er nul, hvis kredsløbet er ved samme temperatur.

Denne lov er fortolket for at betyde, at tilsætningen af ​​forskellige metaller til et kredsløb vil påvirker ikke spændingen, kredsløbet skaber. De tilføjede krydsninger skal være ved samme temperatur som krydsene i kredsløbet. For eksempel kan et tredje metal, såsom kobberledninger, tilsættes for at hjælpe med at måle. Derfor kan termoelementer anvendes med digitale multimetre eller andre elektriske komponenter. Det er også grunden til, at loddemetal kan bruges til at danne metaller for at danne termoelementer.

Lov om successive eller mellemliggende temperaturer

Et termoelement fremstillet af to forskellige metaller producerer en emf, E1, når metallerne er ved forskellige temperaturer, henholdsvis T1 og T2. Antag at et af metallerne har en temperaturændring til T3, men den anden forbliver ved T2. Derefter skabes emf, når termoelementet er ved temperaturer T1 og T3 vil være summen af ​​den første og den anden, så Enew = E1 + E2.

Denne lov tillader et termoelement, som er kalibreret med en referencetemperatur til anvendes med en anden referencetemperatur. Det tillader også ekstra ledninger med de samme termoelektriske egenskaber, der skal føjes til kredsløbet uden at påvirke dets totale emf.