Les thermocouples sont des capteurs de température qui sont fabriqués à partir de deux métaux différents. Une tension est générée lorsque les métaux sont réunis pour former une jonction et il existe des différences de température entre eux. circuits thermocouples sont régies par des lois physiques fondamentales qui affectent leur capacité à prendre des mesures.
L'effet Seebeck
Un médecin physicien allemand transformé nommé Thomas Johann Seebeck a pris deux métaux différents, avec une à une température plus élevée que l'autre, et a fait un circuit en série en les reliant entre eux pour former une jonction. Il a constaté que, ce faisant, il a été en mesure de générer une force électromotrice (fem). CÉM sont des tensions. Seebeck a constaté que plus les différences de température entre les métaux, plus la tension générée, quelles que soient leurs formes. Sa découverte est appelée l'effet Seebeck, et il est la base de tous les thermocouples.
Contexte
Seebeck, HG Magnus, et AC Becquerel ont proposé des règles empiriques des circuits thermoélectriques. Lord Kelvin a expliqué leur base thermodynamique et WF Roesser les compilé dans un ensemble de trois lois fondamentales. Ils ont tous été vérifié expérimentalement.
La deuxième loi est parfois divisé en trois parties par des chercheurs modernes, pour donner un nombre total de cinq, mais Roesser ce sont encore la norme.
Loi de matériaux homogènes
Cela a été initialement connu comme la loi du Homogène Metals. Un fil homogène est celle qui est physiquement et chimiquement les mêmes partout. Cette loi stipule que un circuit de thermocouple qui est faite avec un fil homogène ne peut pas générer une fem, même si elle est à des températures différentes et des épaisseurs partout. En d'autres termes, un thermocouple doit être effectué à partir d'au moins deux matériaux différents afin de générer une tension. Une modification de la surface de la section transversale d'un fil ou d'une variation de la température en différents endroits du fil, ne produira pas une tension.
Droit des matières intermédiaires
Cela a été initialement connu sous le nom de la loi de métaux intermédiaires. La somme de toutes les forces électromotrices dans un circuit de thermocouple en utilisant deux ou plusieurs métaux différents est nulle si le circuit est à la même température.
Cette loi est interprétée comme signifiant que l'ajout de différents métaux à un circuit ne sera pas affecter la tension du circuit crée. Les jonctions doivent être ajoutées à la même température que les jonctions du circuit. Par exemple, un troisième métal tel que le fils de cuivre peut être ajouté pour aider à prendre une mesure. Ceci est la raison pour laquelle des thermocouples peuvent être utilisés avec des multimètres numériques ou d'autres composants électriques. Il est également la raison pour laquelle la soudure peut être utilisé pour assembler des métaux pour former des thermocouples.
Droit des températures successives ou intermédiaires
Un thermocouple constitué de deux métaux différents, produit une force électromotrice E1, alors que les métaux sont à des températures différentes T1 et T2, respectivement. Supposons que l'un des métaux a un changement de température à T3, mais que l'autre reste à l'instant T2. Ensuite, la force électromotrice créée lorsque le thermocouple est à des températures T1 et T3 sera la somme du premier et du second, de sorte que enew = E1 + E2.
Cette loi permet un thermocouple qui est étalonné avec une température de référence à utiliser avec une autre température de référence. Il permet également aux fils supplémentaires ayant les mêmes caractéristiques thermo-électriques à ajouter au circuit sans affecter sa force électromotrice totale.