Описание установки и порядок выполнения работы

Лабораторная установка для изучения эффекта Пельтье представляет собой термоэлемент, состоящий из двух спаев медной и константановой проволоки большого сечения, заключенный под колпак из органического стекла. Разность температур этих спаев регистрируется другой термопарой, изготовленной из более тонкого провода, спаи которой помещены на спаях термоэлемента. Индикатором нуля служит чувствительный гальванометр, включенный в разрыв измерительной термопары.

Термоэлемент питается от специального выпрямителя позволяющего пропускать через него достаточно большой ток, который регистрируется прибором на передней панели установки. Вблизи охлаждающегося спая на медную проволоку термоэлемента намотана нагревательная спираль, предназначенная для компенсации теплоты Пельтье во время работы термоэлемента. Нагревательная печь использует источник питания, находящийся внутри лабораторной установки. Ток нагрева регистрируется прибором на передней панели и регулируется переменным сопротивлением, установленным здесь же.

Порядок выполнения работы следующий:

1. Вывести все регуляторы в левое положение.
2. Включить тумблер “баланс” и установить стрелку в среднее положение.

1. Включить в сеть выпрямитель питания термоэлемента.
2. Тумблером в правом нижнем углу включить термоэлемент и регулятором установить ток нагрузки в пределах 4 – 5 А.
3. Заметить направление отклонения стрелки гальванометра и через 5-10 минут включить обогреватель тумблером в левом верхнем углу передней панели установки.
4. Установить ток обогрева 200 mА и следить за поведением стрелки гальванометра. Если стрелка перейдет через нуль и будет уходить в другую сторону, уменьшить ток обогрева.
5. Подобрать такой ток обогрева, при котором стрелка гальванометра остановится на нуле. Если это не удается достигнуть уменьшением тока обогрева, увеличить ток через термоэлемент.
6. Подобрав ток обогрева и ток нагрузки такими, что стрелка гальванометра сколь угодно долго остается на нуле, записать эти значения и вычислить коэффициент Пельтье для данного термоэлемента из уравнения теплового баланса:

(2.72)

где I_об – ток обогрева;

R – сопротивление нагревателя;

I_н – ток нагрузки через термоэлемент.

9. Проделать п.п. 3-8 для пяти значений токов нагрузки и обогрева.

10. Найти среднее значение коэффициента Пельтье, абсолютную и относительную ошибки.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается эффект Пельтье?

2. Почему в полупроводниках термоэлектрические эффекты проявляются сильнее, чем в металлах?

3. Какова связь между коэффициентами Пельтье и Зеебека?

4. Что такое оптимальный ток термобатареи?

5. Что является мерой добротности материала для термобатареи?

6. Начертить схематический разрез полупроводникового термостата для охлаждения радиоаппаратуры.

Литература: [5] 9.80; [6] 9.2.