元祖 [熱の実験室] 第13回 - 熱電対の接続いろいろ

「熱の実験室」のコーナーでは、熱を利用した身近な実験を行なっています。  

  第13回(2003年7月)の実験

 温度センサーとして多く使われている熱電対は、単純にその2本の線を計測器に接続する以外に、いろいろな接続方法が考えられます。そのほとんどは、結果の熱起電力を容易に推定できるのですが、実際にやってみたらどうなのか? 意外な結果など出るのか? というのが今回の実験です。

 ● 実験に使用した器具

●熱電対
 Kタイプの被覆熱電対(熱電対素線を、フッ素樹脂で絶縁被覆したもの)です。これは、平行電線のような連続した線ですので、切ってつないだりすることが簡単にできます。
●シリコーンラバーヒーター
 ワット密度(面積当りのワット数)が異なる2枚のヒーターを使用して、高温・低温2つの温度の熱源としました。シリコーンラバーヒーターは、表面が絶縁されたゴムで、取扱いが簡単なので、このような実験には最適です。
 表面には、実験中のヒーター温度を測定するための熱電対を、アルミ粘着テープ(シリコーン系粘着剤の耐熱タイプ)で固定しました。
●ビーカーと氷水
 基準接点(冷接点)として0℃付近の温度を得るために、砕いた氷と純水をビーカーに入れました。
●データレコーダー
 いつも使用している、データをパソコンに取り込むレコーダーが空いてなかったので、打点式のレコーダーを使用しました。

 ● 実験の方法

 普通に熱電対を接続したときは、この図のようになります。測温接点をシリコーンラバーヒーター、基準接点をビーカーの中の氷水とし、電圧をレコーダーで記録します。同時に、ヒーターの温度も記録しています。
 全部で13種類の接続を行いました。