熱の実験室-新館
第21回 身近にある材料で熱電対を作る
5ブロックの実験メンバーが交代で担当します
実験実施: 2011年8月、 実験担当: 第3ブロック
 熱電対とは、2種類の違う材質の金属で回路を作ったとき、その両端の接点の温度が違うと電位差(熱起電力)が生じ、電流が流れるというゼーベック効果を利用した温度センサーのことを言います。
 熱電対は温度測定実験などで使われますが、その種類はJISで決められています。また、理科年表には『種々の金属の白金に対する熱起電力』ということで、いくつかの金属の熱起電力が紹介されています。

 そこで、今回は身近にある材料を組み合わせて熱電対を作り、熱起電力を測定してみたいと思います。

 1. 実験方法

 まず、身近にある材料を揃えました。集まった材料は以下の通りです。
材料 備考 成分
チタン 丸棒から削り出し Ti
ニクロム線 電熱線(NCHW-1) 80Ni-20Cr
クロメル線 JIS K熱電対の+ 90Ni-10Cr
アルメル線 JIS K熱電対の- 94Ni-3Al-1Si-2Mn
はんだ 無鉛はんだ 90Sn-4Ag-1Cu
カーボン糸  (金属ではない) C
SUS304 クロムニッケル系ステンレス鋼 18Cr-8Ni
SUS316L クロムニッケル系ステンレス鋼、低C(0.03%以下) 18Cr-12Ni-2.5Mo

使用するもの
●熱電対 :上の材料の組合せで作製したもの(材料同士の接続には圧着端子を使用する)
●電圧計(DIGITAL MULTIMETER) ●恒温槽(液槽タイプ) ●断熱容器(サーモカット)
●氷水 ●銅線
恒温槽 断熱容器 電圧計

 
実験手順
基準接点を氷水の中(0℃)に入れる
測定点の温度を50℃、100℃、150℃に調節する。
各温度で安定したとき、電圧計で起電力を読み取る。
測定した値から、それぞれの熱電対の起電力グラフを作成する。