Описание установки

Вид установки для проведения экспериментов показан на Рисунке 3.

К каждой стороне термогенератора прикреплены безопасные теплообменники. Через один (холодный) пропускается вода из-под крана, через другой (горячий) – вода из термостата. Температура воды задается термостатом. Для контроля температур в термогенераторе предусмотрены отверстия, в которые вставляются термометры.

Рисунок 3 – Внешний вид установки для изучения явления Зеебека

Используемый в работе термогенератор состоит из 142 полупроводниковых элементов. Электрически элементы соединяются последовательно, тепло Q к ним поступает параллельно (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Конструкция полупроводникового термогенератора.

T_h – температура горячего теплообменника, T_C - температура холодного теплообменника.

Выполнение работы и обработка результатов измерений Упражнение 1

1. Установить на датчике термостата температуру 60 ⁰С.

2. В процессе нагревания горячего теплообменника через каждые 5⁰С записывать показания обоих термометров и значения вырабатываемого генератором напряжения холостого хода U_XX (напряжение без нагрузки) и тока короткого замыкания I_КЗ.

3. Используя формулу (1) рассчитать значение эффективного коэффициента Зеебека полупроводникового термогенератора. Поделив это значение на число полупроводниковых элементов найти коэффициент Зеебека α₁₂ для используемой комбинации полупроводников.

4. Результаты занести в таблицу.

   n опыта	Т1 , 0С	Т2 , 0С	ΔT, К	UXX, В	IКЗ, А	α12 , В/К	α12 ср В/К

5. Оценить абсолютную погрешность по формуле

,

где - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности P=0,95 и степеней свободы f=n-1.

6. Окончательный результат представить в виде:

.

7. Построить графики U_XX = f(ΔT) и I_КЗ = f(ΔT).

Упражнение 2

1. После установления в термостате стабилизированной температуры 60 ⁰С, меняя с помощью реостата значение нагрузочного сопротивления, измерить величины тока и напряжения при постоянной разнице температур .

2. Из закона Ома рассчитать сопротивление R полупроводникового термогенератора:

.

3. Результаты занести в таблицу.

n	ΔT, К	U, В	I, А	R, Ом	Rср , Ом
1
2
3
4
5

4. Оценить абсолютную погрешность по формуле:

,

где - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности P=0,95 и степеней свободы f=n-1.

5. Построить график U = f(I) при постоянной разнице температур.

6. Экстраполируя график до пересечения с осями абсцисс и ординат определить по точкам пересечения значения U_XX и I_КЗ для данной величины ΔT. Сравнить их со значениями U_XX и I_КЗ для данной величины ΔT, измеренными в упражнении 1.

7. Определить по закону Джоуля-Ленца в средней точке значение электрической мощности полупроводникового термогенератора под нагрузкой:

.