Термопара из чистых металлов Выполнили: Галемский Артем, Галемский Никита, ученики 8 класса Руководитель Попова Ирина Александровна, учитель физики II Научно-практическая конференция исследовательских работ учащихся младшего (2-5 классы) и среднего звена (6-8 классы) образовательных учреждений Кемеровской области «Диалог» Муниципальное бюджетное нетиповое общеобразовательное учреждение «Гимназия 1 имени Тасирова Г.Х. города Белово»

Актуальность Электричество является самым ходовым видом энергии, без него не живет ни одна страна. Выработке электроэнергии уделяется пристальное внимание общественности Поиск простого метода прямого превращения тепловой энергии в электрическую

Новизна Поиск автономных источников энергии в бытовых условиях, которые могут прийти на помощь в неординарных ситуациях.

Цель исследование некоторых задач термоэлектричества как решение экологической и энергетической проблемы

Задачи Углубить знания по разделам физики «Электродинамика», «Электромагнетизм», «Термоэлектричество» Провести практические опыты, подтверждающие термоэлектрические явления и на их основе убедиться в различии термоэлектрических свойств различных пар металлов и полупроводников Дать сравнительные и количественные характеристики различных термопар

Гипотеза исследования возможно создание термопары, в которой будет индуцироваться электрический ток за счет тепловой энергии (нагреванием), не только из полупроводников, но и из чистых разнородных металлов (железо - алюминий)

Термоэлектрические явления Термоэлектрические явления - совокупность физических явлений, обусловленных взаимосвязью между тепловыми и электрическими процессами в металлах и полупроводниках. Таковыми являются 1. эффекты Зеебека, 2. Пельтье и 3.Томсона.

Из истории открытия Действие на магнитную стрелку замкнутого контура из разнородных металлов без включения в него вольтова столба. Томас Иоганн Зеебек

Опыты Зеебека были повторены во многих лабораториях (Ханс Кристиан Эрстед, французский физик и математик Жан Батист Фурье) Из истории открытия Электромагнитное вращение Опыт по электромагнитной индукции Униполярная машина Рисунки Фарадея

Термоэлектрический ряд Зеебека

Эффект Зеебека В электрической цепи, составленной из разных проводников (М1 и М2), возникает термоэдс, если места контактов (А, B) поддерживаются при разных температурах термопара термо электрод

Значения a некоторых металлов (по отношению к свинцу) для интервала температур 0°С - 100°С

Эффект Пельтье При пропускании электрического тока I через контакт двух различных веществ на контакте, помимо Джоулева тепла, происходит выделение дополнительного тепла Пельтье Q P при одном направлении тока и его поглощение при обратном направлении

Эффект Томсона Объемное выделение или поглощение тепла в проводнике при совместном действии электрического тока и градиента температуры.

Применение термоэлектрических явлений термоэлектрические генераторы термоэлектрические холодильники для измерения температур Биметаллический термометр (1817 г.) Аппарат, сконструированный Робертсом-Остином Первый резистивный термометр Принципиальная схема термоэлектрического холодильника

Для измерения интенсивности света; Для обнаружения теплового излучения человеческой руки; В автоматизированных системах управления и контроля. Установка для измерения величины термоэдс Комплекс "Гелиевый ожижитель Зульцер TCF-20" Микроволновой магнитооптический спектрометр Применение термоэлектрических явлений

Опыт с железным стержнем Оборудование железный стержень толщиной 45 мм и длиной 1015 см примерно 30 см алюминиевой проволоки диаметром 23 мм самый простой магнитный компас или просто магнитная стрелка Отклонение магнитной стрелки косвенно свидетельствует о появлении в рамке постоянного электрического тока

Опыты с железным стержнем Стрелка отклоняется на угол ~ 90 0 Милливольтметр и миллиамперметр такие изменения не улавливают После прекращения нагревания стрелка по прежнему будет отклоняться в течении минут 3 21 Происходит преобразование тепловой энергии в магнитную

Объяснение экспериментально полученных результатов ε Т = a 12 (T A – T B ) = a 12 ΔT α мкВ/ 0 С, α 2 - 0,4 мкВ/ 0 С α 12 = 15,4 мкВ/ 0 С ΔТ = 50 0 С

Заключение Тепло, подведенное к спаю (или контакту) разнородных металлов, рождает электрический ток (эффект Зеебека), который усиливается как с увеличением числа «термомагнитных» пар, так и с ростом разности температур; В спае двух разнородных металлов может наблюдаться выделение или поглощение тепла (эффект Пельтье); Абсолютные значения всех термоэлектрических коэффициентов растут с уменьшением концентрации носителей Основная причина возникновения термоэдс – это нарушение электрического равновесия за счет разности температур на концах проводника

Литература: Exponenta.ru. Образовательный математический сайт//[Электронный ресурс]// И.А.Ходяков// Материалы межшкольного учебного центра информационных и электронных технологий (школа 1006, г. Москва)// Historic.Ru. познаем человека через его историю//[Электронный ресурс]// Rayax.ru. Промышленный журнал//[Электронный ресурс]// Большая советская энциклопедия. Словари и энциклопедии онлайн. Статья 71296//[Электронный ресурс]// Большая советская энциклопедия. Яндекс словари. //[Электронный ресурс]// htm Википедия. Свободная энциклопедия. //[Электронный ресурс]//// Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"//[Электронный ресурс]// Второй период период физики за последние сто лет. Элнктромагнетизм. Магнитное действие тока//[Электронный ресурс] // ЕДИНОЕ ОКНО доступа к образовательным ресурсам//[Электронный ресурс]// История науки и цивилизации. Открытие термоэлектричества. Истории открытий термодинамика электричество//[Электронный ресурс] // Квант и теория кванта//[Электронный ресурс]// html Научно-исследовательская работа. Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского. //[Электронный ресурс]// ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ. //[Электронный ресурс]// Применение термо электродных проводов и кабелей при тепловом контроле //[Электронный ресурс]// Производство термоэлектрических модулей и комплексных систем охлаждения//[Электронный ресурс]// Розенбергер Ф. История физики (том 3, выпуск 1). История физики за последнее (XIX) столетие//[Электронный ресурс] // Сивухин С.Д. Общий курс физики.- М.: Наука, Т.3. Электричество.- С Стильбанс Л.С. Физика полупроводников.- М., С.75-83, ТЕРМОЭДС В СОЕДИНЕНИЯХ С БЫСТРЫМИ ЗАРЯДОВЫМИ И СПИНОВЫМИ ФЛУКТУАЦИЯМИ//[Электронный ресурс]// Физическая энциклопедия.- М.: Большая Российская энциклопедия, Т.2.- С Т.5.- С Цифровые библиотеки и аудиокниги на дисках почтой от INNOB.RU. ИСТОРИЯ//[Электронный ресурс]// shtml shtml Экспериментальные установки отдела низких температур и криогенной техники//[Электронный ресурс]// Электромагнетизм//[Электронный ресурс]// shtml Электроника. Энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, С , Эффективная физика. Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"//[Электронный ресурс]// Юный техник. 3 март 2005//[Электронный ресурс]//