기계공학실험 | 열전대 및 열 전도도 측정 - 열전대의 원리와 제작

 

 

 

TIP

 

 

열전 현상에 기초한 온도측정법의 원리를 이해하는 데 목적을 둔다. 열전대의 여러 형태 중 하나인 T-형 열전대의 측정 접점을 실제로 제작하고, 온도를 측정한다.

 

 

 

열전 효과

실험과 응용산업분야에서 온도를 측정하는 가장 보편적인 방법은 열전대(thermocouple)라 불리는 전기회로를 이용하는 것이다. 열전 현상의 기본원리를 설명하기 위하여 〈그림 〉에 나타난 열전 회로를 생각하자. 두 개의 상이한 금속(전도체 a, b)은 두 개의 접점(junction)에서 전기적으로 연결되어 있고, 접점을 형성하지 않는 금속b의 두 끝은 개방되어 있다.

 

편의상 접점 1을 측정접점, 접점 2를 기준접점이라 하자. 이 때 기준 접점과 측정 접점의 온도가 서로 다르면 개방단 사이에 전위차(E)가 발생한다. 역으로 인위적으로 개방단에 전위차를 부여하면 두 접점의 온도 차를 유발시킬 수 있다. 이 현상을 열전현상이라 한다. 열전 현상에 관련되는 세 가지 효과(지벡, 펠티어, 톰슨 효과) 중에서 온도 측정에 사용되는 것은 제벡효과이다.

 

 

제벡 효과는(Seebeck effect)는 열전회로를 통하여 흐르는 전류가 거의 무시되는 경우 (개방회로), 접점의 온도차와 기전력의 관계를 설명하는 이론으로서 열전대를 이용한 온도측정 방법의 근거이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

실험은 열전대 제작과 온도측정 방법의 실습을 포함하며 다음의 순서로 실시한다. 실험을 시작하기 전에 제1항온조의 온도는 20℃로 제2항온조의 온도는 1℃로 맞추어 놓는다.

1) T형 열전대용 전선 일정 길이를 배부 받고, 샘플과 같이 그림 1의 열전 회로를 구성한다. 기준접점과 측정접점은 사실상 동일한 접점이다.

 

2) 조별로 제작한 회로의 기준접점은 1℃로 유지되는 항온조에 잠입되도록 하고, 측정접점은 로 유지되는 항온조에 잠입한다.

 

3) 디지털 멀티미터와 회로의 전압 측정단을 연결하여 mV 수준의 DC 전압 측정을 준비한다.

 

4) 액주식 온도계로 제2항온조의 온도를 측정하여 항온조 표시판에 나타난 온도와 비교한다.

 

5) 제1항온조의 온도를 실온에 가까운 약 20℃로부터 60℃ 정도까지 높이면서 항온조의 표시판, 액주식 온도계의 표시온도를 회로의 전위차와 함께 기록한다. (적어도 7 자료점 이상).

 

6) 보고서에 예습문제와 같이 두가지 방법으로 계산한 온도와 항온조의 표시판 및 액주식 온도계로 측정한 결과를 비교하고 오차에 대하여 논한다.

 

 

 

[기계공학실험]열전대 및 열 전도도 측정 레포트