[发明专利]半导体制冷温差发电实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种物理实验仪器，尤其是指一种半导体制冷温差发电实验仪。

背景技术

半导体制冷具有体积小、重量轻、没有机械滑动部件、无噪音、绿色无氟、使用寿命长、制冷量控制方便精确等优点，它应用在一些空间受到限制、可靠性要求高、无制冷剂污染的场合(如军事、医疗、工业、检测、高级宾馆、实验室等领域)。它的理论是基于物理学中的电磁学和半导体理论。温差发电是一种绿色发电模式，自然界中有温差之处随处可见，但是目前温差发电还没有被人类利用起来，有待于人们的进一步开发研究。可见，半导体制冷和温差发电的应用和研究很有现实意义，很符合时下绿色环保利用新能源的大趋势。但是，目前在高校的物理实验中还没有相应实验项目和相应的实验仪器。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体制冷温差发电实验仪，它既可以定量研究半导体制冷量或制冷系数与相关物理量的关系，还可以定量研究温差发电的规律，还可作为演示性物理实验仪器。

为了实现上述目的，本发明包含一个半导体冰箱，半导体冰箱内有加热电热丝以及温度计，加热电热丝与电热丝加热可调稳压电源相并联，电热丝加热可调稳压电源的输入端与电源变压器的一个次级绕组相并联，还有机内散热风扇，半导体制冷片与功能转换开关的一对中心接点相并联，相对应的下接点与制冷制热转换开关的中心接点相并联，制冷制热转换开关的左右侧接点交叉并联后与半导体制冷可调稳压电源相并联。半导体冰箱内的机外散热风扇通过开关和降速电阻的并联电路与散热风扇稳压电源相并联。电热丝加热可调稳压电源与电压表并联，其输出引线与电流表串联。加热电热丝与电热丝加热可调稳压电源之间还串联有温差发电过热保护器。半导体制冷片与功能转换开关之间还串联有半导体制热过热保护器。功能转换开关的另一对中心接点与两用电压表并联，相对应的上接点与另一组上接点并联，相对应的下接点与半导体制冷可调稳压电源相并联。两用电压表与负载保险丝、负载电阻、按键开关串联构成的负载电路相并联。半导体制冷可调稳压电源输出电路并联有电压表和串联有电流表。加热电热丝以及机内散热风扇与各自的供电导线之间由插接件连在一起。

由于本发明设置了功能转换开关并与其他开关巧妙组合，使得半导体制冷实验功能、半导体制热实验功能、半导体温差发电实验功能得以兼顾，在不提高仪器成本的前提下，大大扩展了仪器的功能，并且使用简单方便、可靠性高。温差发电过热保护器以及半导体制热过热保护器与各自电路的串联，有效地避免了实验过程中温升过高引起的塑料件变形损坏。机外散热风扇通过开关和降速电阻的并联电路与散热风扇稳压电源相并联，使得学生可以方便地改变热交换状态，定量研究半导体制冷、半导体制热、半导体温差发电与散热情况的关系。功能转换开关的另一对中心接点与两用电压表并联，相对应的上接点与另一组上接点并联，相对应的下接点与半导体制冷可调稳压电源相并联，使得一个电压表两用，降低了成本，减小了体积。两用电压表与负载保险丝、负载电阻、按键开关串联构成的负载电路相并联，保证了方便地测量温差发电电源的内阻，并且负载电阻不会损坏。加热电热丝以及机内散热风扇与各自的供电导线之间由插接件连在一起，可很方便地将其取出，使本仪器可作为温度可调可显示温度的半导体冰箱或加热保温箱使用，可为热学实验或其他用途提供冷源或保温加热，一机多用。

综上所述，本发明可综合利用热学和以及电磁学原理，定量测量和研究半导体制冷及温差发电的物理规律(可做半导体制冷系数的研究、温差发电规律的研究、温差电源内阻的测量等实验项目)，还起到引导学生进行绿色制冷或绿色发电的研究，建立新能源研究的意识。

本发明的原理结构、实验方法、实验项目在国内是独创的，其实验原理涉及热学和电磁学、是真正意义上的综合性实验，很符合时下实验教学改革的需求，对培养学生的横向思维和创新意识很有好处，应该尽快在国内各高校推广使用。

附图说明

附图是本发明结构原理图。

具体实施方式

在附图中，利用一个带有门1的保温外壳2，其内壁3为传热性好的铝材料制作的，将半导体制冷片8通过传热器7(铝的)与内壁3接触，半导体制冷片8的另一面与散热器9热接触，散热器9外侧有机外散热风扇10，这就形成了一个半导体冰箱。为了测量半导体冰箱的制冷量，又在内部安装了一个加热电热丝5，为了实现内部温度的即时均衡，还在电热器附近安装一个机内散热风扇4，为了测量其内的温度，还在内部安装了一个温度传感器6并与外部的数字温度计16相连。