Перетворення теплової енергії в електричну

Експериментальна установка

Елементи Пельтьє використовують термоелектричний ефект для отримання електричної енергії з теплової, що надзвичайно корисно для людини.

В цьому експерименті цей факт представлено шляхом генерування вимірюваної напруги за рахунок тепла тіла учніів.

Закони цієї генерації електроенергії детально вивчаються у зв'язку із заданою різницею температур.

Попередні знання

Учні повинні бути ознайомлені з основними формами енергії та поняттям про те, що енергія може бути перетворена з однієї форми в іншу.

Принцип

Учні генерують вимірювану напругу, торкаючись елемента Пельтьє, і таким чином можуть дослідити, як теплова енергія може бути перетворена на електричну. Завдяки цьому учні усвідомлюють, як напруга пов'язана з температурою їхнього тіла.

Мета навчання

Учні дізнаються, що термогенератор може виробляти електричну енергію з теплової енергії.

Теплова напруга, що створюється таким чином, залежить від різниці температур на елементі.

Завдання

Створіть різницю температур, натиснувши вказівним пальцем на елемент Пельтьє або іншими способами і дослідіть, чи зможете Ви згенерувати електричний струм.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Теплоелектростанція

Теплові електростанції спалюють викопне паливо, таке як вугілля та нафта, для роботи електричних генераторів, які виробляють тепло. Вони є прикладом того, як можна перетворити теплову енергію, щоб задовольнити постійно зростаючу потребу в електроенергії.

Елемент Пельтьє - ще один такий приклад, що дає змогу створювати струм за допомогою природних джерел тепла. Тепла власного тіла вже достатньо для того, щоб генерувати вимірюваний струм.

У цьому експерименті Ви можете випробувати це фізичне явище безпосередньо на собі.

Експериментальна установка

Чи можна генерувати електричну енергію за допомогою пальця?

Щоб вивчити це питання, використовуйте термогенератор. Він складається з так званого "елемента Пельтьє", який встановлений між двома тонкими алюмінієвими пластинами.

Що відбувається, коли верхню алюмінієву пластину нагріти, наприклад, пальцем?

Рисунок 1

1. Термогенератор складається з алюмінієвого блоку, жовтого затискача і "елемента Пельтьє" (розташований між двома тонкими алюмінієвими пластинами).

2. Покладіть алюмінієвий блок на стіл меншою стороною вниз. Закріпіть елемент Пельтьє на алюмінієвому блоці за допомогою затискача так, щоб його більша сторона була спрямована вниз (рис. 1).

Рисунок 2

3. Підключіть елемент до входу напруги мультиметра (рис. 2). Виберіть діапазон вимірювання постійної напруги 2В.

Рисунок 3

1. Покладіть руку на термогенератор так, щоб він торкався лише верхньої алюмінієвої пластини (рис. 3).

2.Зчитайте значення напруги, коли воно досягне максимального значення. Занесіть свій результат у таблицю результатів завдання 1.

3. Потім потрібно дочекатися, поки напруга знову впаде до 0 В. Ви можете прискорити цей процес, знявши елемент Пельтьє з алюмінієвої пластинки і поклавши його по черзі верхньою і нижньою стороною на стіл.

4.Повторіть експеримент із вказівним пальцем на термогенераторі (рис. 4).

Рисунок 5

5.Потріть вказівний палець, доки він не стане теплим, і повторіть експеримент, як і раніше.

6. Повторіть експеримент, подихавши на верхню алюмінієву пластину (рис. 5).

7.Наповніть чорну склянку гарячою водою і поставте її на термогенератор. Проведіть стандартну процедуру експерименту (рис. 6).