2. Экспериментальная часть

2.1. Цель работы

Ознакомление с эффектом Пельтье, определение коэффициента Пельтье и оптимального тока для модуля Пельтье.

2.2. Описание экспериментальной установки.

На рис. 9 показанная схема экспериментальной установки. На ней обозначено:

МХ – микрохолодильник (модуль Пельтье);

–электронный термометр, который измеряет температуру охлажденного контакта;

R – реостат, который регулирует силу тока через МХ;

–источник постоянного тока;

А – амперметр;

V – вольтметр.

2.3. Порядок проведения измерений

После проверки собранной электрической схемы преподавателем, установите с помощью реостата R заданное значение силы тока I и определите соответствующее ему напряжение U. Приблизительно через одну минуту после установления силы тока измерьте температуру холодного спая Т. Измерение проведите для десяти разных значений сил токов, заданных преподавателем. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

№
1 2 … 10

2.3. Обработка результатов измерений

1. По полученным данным постройте графики зависимости и, рис. 10 и рис. 11.

2. По графику определите значение сопротивления микрохолодильникаR. Для этого выберите на полученной прямой две точки. АиВи воспользуйтесь формулой

.

(13)

3. По графику определите оптимальное значение силы тока,, которое отвечает минимуму зависимости, и значение минимальной температуры.

4. По рассчитанному значению сопротивления R и найденному из рис.11 рассчитайте коэффициент Пельтье. Из выражения (11) следует, что он равен

   .

   (14)

5. Рассчитайте мощность охлаждения микрохолодильника (полезную мощность) при оптимальном режиме. Эта мощность равняется теплу, которое поглощается микрохолодильником за единицу времени. Из выражения (12)

   .

   (15)

6. Рассчитайте полную потребляемую мощность микрохолодильника при оптимальном режиме. Для любого электроприбора она равняется произведению силы тока на напряжение. При оптимальном режиме

,

(16)

где – напряжение, которое отвечает оптимальному значению тока. Его можно найти по графику, рис (10).

7. Рассчитайте коэффициент полезного действия микрохолодильника:

.

(17)

Контрольные вопросы

1. Что называется контактной разностью потенциалов (КРП)?

2. От чего зависит КРП при последовательном соединении нескольких металлов?

3. Что такое работа выхода электрона из металла? Чем объясняется ее возникновение.

4. Объясните механизм возникновения внутренней КРП? Получите выражение для .

5. Нарисуйте график изменения потенциальной энергии электрона по незамкнутой цепи, которая состоит из двух разных металлов (рис. 3) и объясните его.

6. Что такое внешняя КРП, чему она равняется и чем определяется?

7. В чем состоит эффект Пельтье? Объясните его механизм.

8. Получите формулу для теплоты, которая поглощается (выделяется) в эффекте Пельтье (выражения (7-8)).

9. Получите выражения для І_ОПТ и Q_ОПТ (11) и (12).

10. Из чего изготовляют микрохолодильники, и какие их преимущества?

11. Как найти КПД микрохолодильника?