Консультация № 199437
27.10.2020, 14:24
0.00 руб.
1 1 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
В двух веществах (медь, константан) разная концентрация носителей зарядов n1 и n2, при этом место соединения этих веществ при определенной температуре места соединения Т(150 градусов), становится источником питания. Определить ток в цепи сопротивления R=1 Ом. Также в цепи L=2мГн, С=3 нФ.
Прикрепленные файлы:
7330c081cab11ed37206cc88fbb3296f28beab58.jpg

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
30.10.2020, 13:58
общий
это ответ
Здравствуйте, Gerren!
Условие : R = 1 Ом, L = 2 мГн, С = 3 нФ . Температура "горячего" конца Тг = 150°.
Материал термопары : медь + константан.
Вычислить токи в цепях элементов R , L и С .

Решение : На прикреплённой к Условию электро-схеме показана термопара T , нагрузочный резистор R и LC-фильтр.
Термопары активно использовались в качестве источника электро-энергии в тридцатые и сороковые годы прошлого века. В наш век высоких энергий и технологий термопары применяют чаще как датчики для измерения высоких и очень низких температур в лабораториях и предприятиях промышлености.

Люди часто путают термопары с Термометрами сопротивления (см статью "Термометры сопротивления - принцип действия, виды и конструкции, особенности…" Ссылка1 . Между этими датчиками существует принципиальная разница. Показывающий измерительный прибор, работающий в комплекте с Термометром сопротивления, получает данные в виде сопротивления и показывает Абсолютную температуру "горячего" конца датчика.

Показывающий измерительный прибор, работающий в комплекте с термопарой, получает данные в виде напряжения и показывает относительную температуру между "горячим" и "холодным" концами датчика. Часто "холодный" конец термопары расположен на открытом месте, и его температура сильно изменяется от сезона, силы и направления ветра. На нашем местном Теплоозёрском цементном заводе перепады температуры на открытом воздухе превышают 60° !

Чтобы значительно уменьшить погрешность измерения температуры, "холодный" конец термопары соединяют с показывающим прибором не обычными проводами, а специальным компенсационным кабелем. Материал разных жил кабеля подобран так, что на его концах формируется ЭДС в такой же зависимости от разности температур, как у термопары. Этот кабель сам может работать, как термопара, только с некоторыми ограничениями.

Таким образом, компенсационный кабель как бы удлиняет термопару от горячего конца до конечной точки - показывающего прибора. А температура в месте установки прибора обычно стабильна и принято считать её [$8776$] 20°С (если нет особых уточнений).

Зачем я всё это рассказываю? В Условии задачи НЕ указана температура "холодного" конца. Поэтому, для правильного решения задачи надо задать её. Зададим Tх = 20° С (самая оптимальная для оператора-лаборанта).
Получаем разность температур между горячим и холодным концами
[$916$]t = Тг - Tх = 150 - 20 = 130 °

Смотрим "Таблицу значений ЭДС термопара медь - константан" Ссылка2 .
При разнице температур 130° термопара выдаёт ЭДС E = 5712 мкВ [$8776$] 5,7 мВ.

Род тока - постоянный. Колебаний ЭДС и тока в тепло-инерционной системе почти нет. Поэтому LC-фильтр не оказывает никакого влияния на процесс. На практике LC-фильтр служит для уменьшения влияния промышленных радио-помех на чувствительный вход усилителя показывающего прибора. В Условии задачи не указаны параметры элементов L и C. Поэтому, считаем их идеальными: Конденсатор не проводит постоянный ток, а катушка проводит его беспрепятственно, как перемычка.

Термопару T тоже считаем идеальной (с нулевым внутренним сопротивлением). Тогда ток ч-з резистор R вычисляем по закону Ома :
I = E / R = 5,7 мВ / 1 Ом = 5,7 мА. Такой же ток протекает ч-з катушку L .
Ответ : Ток через элементы R и L равен 5,7 мА ; ток ч-з конденсатор отсутствует.

Статьи по теме Вашей консультации: "Термопары. Конструкции, типы, характеристики термопар Ссылка3 ;
"Градуировка (градуировочные таблицы) термопары: медь - константан (ТМК)" Ссылка4 ;
"Термо-ЭДС некоторых термопар для разности температур 100К" Ссылка5 ;
Термо-ЭДС термопары медь-константан Ссылка6 ;
"Что такое компенсационный кабель и удлинительный кабель?" Ссылка7.
5
Форма ответа