Термопара из чистых металлов Выполнили: Галемский Артем, Галемский Никита, ученики 8 класса Руководитель Попова Ирина Александровна, учитель физики II. - презентация

1 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»

2 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

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

4 Цель исследование некоторых задач термоэлектричества как решение экологической и энергетической проблемы

5 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

6 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)

7 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.

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

9 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

10 Термоэлектрический ряд Зеебека

11 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

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

13 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

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

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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]//