Экспериментальная часть

Для исследования явления Зеебека используется термопара медь-константан, имеющая практически линейную зависимость термо-ЭДС от разности температур контактов и достаточно большое значение коэффициента Зеебека .

Холодный спай термопары помещается в теплоизолированный стакан с тающим льдом (рис.3), температура которого близка к 0 °С. Второй спай вместе с термометром погружен в налитую в электрочайник воду. Измерения температуры проводятся с помощью термометра, а термо-ЭДС – с помощью милливольтметра, смонтированного на лабораторном стенде.

Рис.3. Схема включения термопары

Явление Пельтье изучается с помощью элемента Пельтье, предназначенного для охлаждения небольших по протяженности объектов, например микросхем. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 4. Контакты, в которых происходит выделение и поглощение тепла, расположены под металлическими площадками 1 и 2 (рис.4). При протекании тока одна из площадок нагревается, другая - охлаждается.

Рис. 4. Схема опыта с элементом Пельтье

Для измерений элемент Пельтье смонтирован на радиаторе, обеспечивающем хороший теплообмен с атмосферным воздухом. Одна площадка, таким образом, находится при температуре, близкой к комнатной. Вторая термоизолирована слоем пенопласта, под которым в тепловом контакте с ней помещается один из спаев термопары. Второй спай помещается в стакан с тающим льдом.

Выполнение работы

Выполнение лабораторной работы начните со знакомства с лабораторным стендом, схема которого приведена на рис. 5.

Рис. 5. Передняя панель измерительного стенда

1. Градуировка термопары.

Чайник заполняется водопроводной водой и для этой начальной температуры проводится первое измерение. Значение температуры снимите с термометра, который помещен в чайник, а значения термо-ЭДС - с измерительного стенда. Для этого на панели стенда:

- включите тумблер «Сеть»;

- тумблер «Ток в образце» установите в положении «Выкл»;

- тумблер «Градуировка термопары – Измерение температуры» установите в положение «Градуировка термопары»;

- снимите значение термо-ЭДС в мВ.

После первого измерения включите чайник, вода подогревается. Второе и после­дующие измерения производите с интервалом в 10⁰ до максимальной температуры  70 ⁰С.

На основе полученных данных постройте график зависимости термо-ЭДС от разности температур спаев термопары. Затем по графику определите коэффициент Зеебека для термопары.

2. Изучение элемента Пельтье.

Для проведения измерений выполните следующие переключения тумблеров на лабораторном стенде:

- тумблер «Сеть» - в положение «Вкл»

- тумблер «Ток в образце» - в положении «Вкл»

- тумблер «Градуировка термопары – Измерение температуры» - в положение «Измерение температуры»

Ручка «Регулирование тока в образце» на лабораторном стенде позволяет менять направление и силу тока в образце. Меняя ее положение, снимите зависимость термо-ЭДС (мВ) от силы тока в образце(А), выполняя измерения не менее чем в 7-8 точках. Силу тока изменяйте от (1,4 А) до 0,7 А(не больше!). Измерения начните с отрицательных значений тока. Выставив очередное значение тока, дождитесь, пока значение термо-ЭДС перестанет меняться (примерно 5-7 мин).

Используя значение коэффициента  из первого упражнения, рассчитайте температуру теплоизолированной площадки. Постройте график температуры теплоизолированной площадки в градусах Цельсия от силы тока, протекающего через элемент Пельтье.