Будова і дія електричного термометра опору /ознайомитися/

Устаткування: 1) термометр демонстраційний електричний, 2) термометр демонстраційний капілярний, 3) склянки з водою різної температури-2 шт., 4) дроти сполучні, 5) стінна таблиця 1 — «Термістор».

Перед демонстрацією досліду учнів коротко знайомлять з будовою шкільного електричного термометра опору, який дає можливість вимірювати температуру в інтервалі від - 20 до +120° С.

Прилад (конструкція В. А. Бурова) складається з трьох частин: датчика температури 1 у вигляді термістора ММТ-4, який при кімнатній температурі має опір приблизно 1 кОм, спеціального вимірювального містка 2, змонтованого в пластмасовому корпусі, і шкільного демонстраційного гальванометра 3.

На дошці викреслюють схему приладу по рис. 4 і поясняють, що резистори R1 = 1000 ом, R2 = 510 ом, R3 = 2,2 кОм і датчик температури Rt = 1 кОм утворюють вимірювальний мостик. У діагональ містка включається демонстраційний гальванометр. Живиться місток від джерела постійного струму напругою 4 В через потенціометр R4 = 470 Ом. Місток збалансовано при температурі 0°С за допомогою змінного резистора R3.

Термістор укріплений на кінці металевої трубки. До виводів термістора припаяні гнучкі ізольовані дроти завдовжки близько метра. Вони виведені через трубку і закінчуються двома штепселями.

На кришку корпусу виведені наступні деталі (див. схему) : клеми К1 і К2 для включення датчика, клеми К3 і К4 для демонстраційного гальванометра, ручка потенціометра R4 і вимикач Вк джерела живлення.

Рис. 4. Електричний термометр опору і його схема

Клеми для включення датчика помічені на приладі знаком «ТС», а клеми для включення гальванометра — буквою «Г». Джерело живлення (батарея від кишенькового ліхтаря) знаходиться разом з іншими деталями містка усередині корпусу і відокремлений від них перегородкою. Батарея вставляється в корпус через знімне дно.

До двох клем, розташованих також на кришці корпусу (на схемі вони позначені буквами К5 і К6), у разі необхідності можна приєднати зовнішнє джерело струму.

При температурі датчика, відмінній від 0°С, баланс містка порушується і через гальванометр йде струм, величина якого знаходиться в прямій залежності від температури. При вказаних величинах опорів плечей містка ця залежність являється майже лінійному.

Струм в діагоналі містка залежить також від величини напруги живлення, яке регулюється потенціометром R4. Це дозволяє плавно змінювати чутливість термометра і у разі потреби зменшувати інтервал робочих температур, підвищуючи тим самим точність вимірів. У зв'язку з цим термометр забезпечений трьома змінними шкалами, які містять по 20 поділок і відрізняються лише оцифруванням, що характеризує інтервал вимірюваних температур : перша шкала від 0 до 40° С, друга — від 0 до 60°С і третя - від 0 до 100° С. Ціна ділень шкал відповідно дорівнює 2, 3 і 5° С.

Потім показують цей термометр у дії, для чого у вимірювальний місток включають датчик температури і демонстраційний гальванометр з температурною шкалою 0-100°С.

Датчик разом з демонстраційним капілярним термометром занурюють в склянку з водою і, обертаючи ручку потенціометра, домагаються збігу свідчень обох термометрів. Для контролю вимірюють температуру води в іншій склянці обома термометрами і спостерігають їх однакові свідчення.

Далі демонструють можливість зміни чутливості електричного термометра. Для цього в гальванометр вставляють температурну шкалу 0-40 С і повторюють описаний дослід.

Для прискорення переходу з однієї температурної шкали на іншу можна заздалегідь підібрати три постійні резистори, опір яких рівний відповідно до опору термістора при температурах 40, 60 і 100° С. В цьому випадку спочатку до клем К1 і К2 замість термістора підключають відповідний резистор і, обертаючи ручку потенціометра R4, добиваються відхилення стрілки гальванометра до останнього ділення температурної шкали (40, 60 плі 100° С). Після цього до клем К1 і К2 замість резистора підключають датчик температури і роблять виміри.

Відмічають, що датчики з термісторів відрізняються від інших наступними якостями: високою температурною чутливістю, малою тепловою інерцією, високим омічним опором та ін.

Усе це дає можливість швидко відмічати малі зміни температури (порядку тисячних доль градуса) і нехтувати опором з’єднувальних дротів (вимірювати температуру видалених об'єктів.