[实用新型]温差电教学演示仪

说明书

本实用新型涉及一种物理教学用演示仪器。

在物理学教学中，温差电现象没有专门的演示仪器，只有一种用几个结点的金属热电偶构成的简单装置，缺点是只能演示塞贝克效应，产生的温差电动势太弱，仅是毫伏级，无法演示众多的温差电效应和现象，并且效果不明显，不能全面地体现教学思想。在热力学教学中，第一、第二定律、热机、致冷机方面内容无任何演示仪器和简单装置，只有一些模型，仅可看到相应的构造，无法演示体现上述定律的现象。

本实用新型的目的在于提供一种物理教学用演示仪器，可以将温差电现象、热机、致冷机及热力学，第一、第二定律等多项教学演示在同一仪器上完成。

本实用新型是以如下方式完成的：用一块以往都是用做制造致冷设备（如冷箱、冷刀、冷台）的半导体致冷器件，也可以根据该仪器输出功率的大小，采用几块半导体致冷器件进行串、并联。并对器件加以要求电压及热源，并配以开关等器件构成的。

附图所示的是该仪器的具体线路。

如图所示，在一块TECl型半导体致冷器件上，将器件的正端与稳压电源的正极〔7〕及仪器的输出端〔5〕相联接，稳压电源的负端〔6〕与开关的一端〔2〕相联接，半导体致冷器件的负端与开关另一端〔3〕相联接，在半导体致冷器件陶瓷表面上装有一加热器，在陶瓷的另一表面加装散热器。稳压电源可选用输出电压为0－15^V可调，加热器可选用电阻丝加热或其它简便易行的加热方式，散热器可选用铝散热片或水散热器。当开关〔3〕端倒向〔1〕端时，对TECl的两个陶瓷面加有一定温差，输出端〔4〕〔5〕即可输出电能。当开关〔3〕倒向〔2〕时，TECl即可致冷，〔8〕为一铜一康铜热电偶，用以测量TECl的表面温度。

该仪器可以方便演示下列定律和现象。

（1）.塞贝克效应

将器件冷表面保持一定温度（如10℃），使热表面升温（如100℃），则器件可产生电动势（约3.2伏特），可使所接用电器（如小电机、小灯泡等）正常工作，即为塞贝克效应。

（2）.温差发电

使用方法同上，器件利用物体温度差直接获得电能，即温差发电。

（3）.热机

使用方法同上，器件从高温热源吸热，对外做功，同时向低温热源放热，即热机。

（4）.热力学第一定律和热力学第二定律开氏表述

使用方法同上，器件输出电能是从高温热源吸热转化而来，不违背热力学第一定律。使器件两表面温度相同，变成单一热源，则器件不能向外输出电能，即说明了热力学第二定律开氏表述。

（5）.珀耳帖效应

向器件提供电流，器件一表面降温，一表面升温，即珀耳帖效应。

（6）致冷机

使用方法同（5），将器件热表面热量及时散发掉。

该仪器的有关技术指标

1.温差电功能部分

温差为零，产生电动势为零，温差100℃，电动势约3.5伏特，产生电功率约4.9瓦特；如能使温度达250℃，电动势约7.5伏特，电功率约22.5瓦特。

2.致冷功能部分

外加电压15伏特，器件两表面最大温差60℃，热表面为10℃时，冷面为－50℃；加10伏特电压，热表面10℃，冷表面为－30℃。

3.热电偶测温

铜－康铜热电偶测温范围为－270°－400℃。

该仪器结构简单，对使用的环境无过高的要求，可用于一般教学环境，能够方便的演示有关温差电现象及热力学现象。