Wiki-статья учащихся: Домашний терморегулятор

Материал из KuzWIKI
Перейти к: навигация, поиск

Уважаемые гости страницы.

К сожалению, не в первый раз посетители пытаются создавать свои проекты на этом месте. Пожалуйста, будьте внимательны - вы должны создать свою страницу, а не изменять нашу!!! Уважайте наш труд, пусть ваша учеба не создает нам проблемы.

Спасибо за внимание к нашей статье. ЖЕЛАЕМ УДАЧИ В ОСВОЕНИИ ИНТЕРАКТИВНОГО ПРОСТРАНСТВА!!

Название проекта

Скрутка.jpg

Домашний терморегулятор



Неожиданные находки

Знаете ли вы, что

  Имея два разнородных металла, можно с помощью обычной свечи получить и электрический ток, и магнитное поле?
  Диапазон температур, измеряемых при помощи термопар, очень велик: от нулевых, до нескольких тысяч градусов?
  Миниатюрные термобатареи применяют для измерения интенсивности света (как видимого, так и невидимого), в соединении с чувствительным гальванометром они обнаруживают, например, тепловое излучение человеческой руки?

Авторы и участники проекта

Дурнева Ксения,

Смаков Аманжол,

Тамилин Дмитрий.

Посмотреть распределени обязанностей в группе

Тема исследования группы

Где прячется ЭДС?

План работы над проектом

1. Найти и изучить теоретический материал по термоэлектрическим явлениям.

Провести экспериментальные опыты Скачать приложение к работе

2. Опыт с железным стержнем

 Для этого нам потребуется 
 •  железный стержень толщиной 4—5 мм и длиной 10—15 см, 
 •  примерно 30 см алюминиевой проволоки диаметром 2—3 мм, 
 •  самый простой магнитный компас или просто магнитная стрелка.

3. Опыт с термопарой

 Для этого нам потребуется 
 •  термопара лабораторная, 
 •  миллиамперметр, 
 •  магнитный компас.


4. Измерить углы отклонения магнитной стрелки, записать показания амперметра.

5. По результатам измерений начертить таблицу и график.

6. Сделать выводы о подтверждении эффекта Зеебека.

7. Создание презентации проекта Скачать презентацию работы

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

1. Термомагнетизм или термоэлектричество - какое явление открыл Т.И. Зеебек?

2. В чем заключались разногласия, вызванные этим открытием?

3. Какую волну новых исследований вызвало открытие Т.И. Зеебека?

4. Где нашел применение эффект Т.И. Зеебека?

5. Каковы перспективы развития термоэлектричества?

6. В чем заключается эффект Томсона?

7. В чем заключается эффект Пельтье?

Гипотеза исследования

Возникновение электрического и магнитного полей вследствии нагревания скрутки двух проводников.


Результаты исследования

Эффект Зеебека.jpg
1. Эффект Зеебека состоит в том, что в электрической цепи, составленной из разных проводников, возникает термоэдс, если места контактов поддерживаются при разных температурах.

2. Ханс Кристиан Эрстед и французский физик и математик Жан Батист Фурье пришли к выводу, что это вовсе не термомагнетизм, как считал Зеебек, а термоэлектричество и что Зеебек, исходя из неправильных представлений, ошибся и в сути явления.

3. По мере углубления исследований электрического тока подготавливаются условия для перехода от качественных наблюдений явлений в электрической цепи к установлению некоторых количественных соотношений. В 1821 г. Дэви установил, что проводимость проводника зависит от материала и температуры. Он также пришел к выводу о зависимости проводимости от площади сечения проводника. Более глубоко эти явления были исследованы немецким физиком Георгом Симоном Омом (1789-1854 гг.).

Применение.jpg
4. Сейчас термоэлектрическое явление используется главным образом для дистанционного измерения температуры. С помощью явления Зеебека, помимо температуры, можно определять и другие физические величины, измерение которых может быть сведено к измерению температур: силы переменного тока, потока лучистой энергии, давления газа и т.д.

5. Измерение температуры с помощью термопар, являющееся одним из основных направлений в тепловом контроле, используется в различных отраслях производства , таких, например, как энергетика, нефтепереработка, металлур-гия, нефтехимия и многих других.

6. Томсона эффект в металлах – это объемное выделение или поглощение тепла в проводнике при совместном действии электрического тока и градиента температуры. Эффект Томсона относится к термоэлектрическим эффектам и заключается в следующем: при пропускании электрического тока через проводник, вдоль которого существует градиент температуры, в проводнике (даже однородном), помимо джоулева тепла, в зависимости от направления тока будет выделяться или поглощаться дополнительное количество тепла.

7. Эффект Пельтье – термоэлектрическое явление, обратное эффекту Зеебека: при пропускании электрического тока I через контакт (спай) двух различных веществ (проводников или полупроводников) на контакте, помимо Джо-улева тепла, происходит выделение дополнительного тепла Пельтье QP при одном направлении тока и его поглощение при обратном направлении.Скачать полный текст работы


Что мне необходимо сделать:

  1. Собрать установку из скрутки железного стержня и алюминиевой проволоки;
  2. Нагреть свечкой один конец скрутки;
  3. Проверить с помощью магнитной стрелки наличие магнитного поля;
  4. Замерить миллиамперметром наличие элетрического тока;
  5. Провести аналогичные замеры с лабораторной термопарой;
  6. Построить таблицу зависимости силы тока от времени нагревания;
  7. Построить график зависимости силы тока от времени нагревания.

Что получилось


Эксперимент 1

Опыт1.jpg
Оборудование:
  • Скрутка двух металлов.
  • Магнитная стрелка.
  • Миллиамперметр.

Ход эксперимента:

Если нагреть одну из скруток в пламени двух-трех одновременно горящих спичек (или свечки), можно увидеть, как стрелка начинает отклоняться (в наших опытах наблюдалось отклонение до 90°). В этой установке более наглядным является преобразование тепловой энергии в магнитную, на котором настаивал Томас Иоганн Зеебек.

Эксперимент 2

Термопара.jpg
  • Лабораторная термопара.
  • Магнитная стрелка.
  • Миллиамперметр.

Магнитная стрелка также показывает наличие магнитного поля. Но при этом и миллиамперметр показывает наличие электрического тока. Интересно, что сила тока быстро возрастает только в первые секунды нагревания, а затем начинаются синусоидальные колебания силы тока, что подтверждает линейную зависимость термоэдс от температуры лишь в небольшом интервале температур. В данном опыте более наглядно представляется преобразование тепловой энергии в электрическую, о котором говорили Ханс Кристиан Эрстед и французский физик и математик Жан Батист Фурье.

Расчеты

В нашем опыте для железа и алюминия расчетное значение ЭДС: E=0,462 мВ

Опыт 1- 1.jpg

При этом магнитная стрелка оклоняется на угол, близкий к 90 градусам, причем отклонение продолжается еще несколько минут после прекращения нагревания.

Результаты измерений

По результатам измерений построим таблицу Скачать Приложене к работе и график зависимости силы тока от времени нагревания.

График.jpg


Вывод

- Тепло, подведенное к спаю (или контакту) разнородных металлов, рождает электрический ток (эффект Зеебека), который усиливается как с увеличени-ем числа «термомагнитных» пар, так и с ростом разности температур;

- Термоэдс обусловлена тремя причинами:

  1. температурной зависимостью уровня Ферми, что приводит к появлению контактной составляющей термоэдс;
  2. диффузией носителей заряда от горячего конца к холодному, определяющей объемную часть термоэдс;
  3. процессом увлечения электронов фононами, который дает еще одну составляющую - фононную.

- Абсолютные значения всех термоэлектрических коэффициентов растут с уменьшением концентрации носителей

- За счет возникновения индукционного тока в термопаре колебания силы тока приобретают синусоидальный характер.

- Сейчас термоэлектрическое явление используется для дистанционного измерения температуры;

Полезные ресурсы

1. Exponenta.ru. Образовательный математический сайт//[Электронный ресурс]// И.А.Ходяков// Материалы межшкольного учебного центра информационных и электронных технологий (школа №1006, г. Москва)// http://www.exponenta.ru/educat/systemat/1006/3_projects/tkachenko_nat.asp#9

2. Historic.Ru. познаем человека через его историю//[Электронный ресурс]//http://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Томсона

3. Rayax.ru. Промышленный журнал//[Электронный ресурс]//http://rayax.ru/

4. Большая советская энциклопедия. Словари и энциклопедии онлайн. Статья 71296//[Электронный ресурс]//www.diclib.com

5. Большая советская энциклопедия. Яндекс словари. //[Электронный ресурс]//http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00023/23700.htm

6. Википедия. Свободная энциклопедия. //[Электронный ресурс]////http://ru.wikipedia.org/wiki/Термоэлектрический_эффект

7. Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"//[Электронный ресурс]//http://www.effects.ru/science/41/index.htm

8. Второй период период физики за последние сто лет. Элнктромагнетизм. Магнитное действие тока//[Электронный ресурс] //http://www.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/Гальванизм

9. ЕДИНОЕ ОКНО доступа к образовательным ресурсам//[Электронный ресурс]//http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=12977

10. История науки и цивилизации. Открытие термоэлектричества. Истории открытий термодинамика электричество//[Электронный ресурс] //http://knowlg.com/node/209

11. Квант и теория кванта//[Электронный ресурс]// http://quant.org.ua/material83885.html

12. Научно-исследовательская работа. Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г. Чернышевского. //[Электронный ресурс]//http://www.zabspu.ru/science/labs/fmf/h.php

13. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ. //[Электронный ресурс]//http://www.sibpatent.ru/default.asp?khid=51943&code=470929&sort=1

14. Применение термоэлектродных проводов и кабелей при тепловом контроле //[Электронный ресурс]// http://rezhcable.ru/works/publikacii/primenenie_termojelektrodnykh_provodov_i_kabelejj_pri_teplovom_kontrole/

15. Производство термоэлектрических модулей и комплексных систем охлаждения//[Электронный ресурс]// http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=86

16. Розенбергер Ф. — История физики (том 3, выпуск 1). История физики за последнее (XIX) столетие//[Электронный ресурс] //http://lib.mexmat.ru/books/6316/s2

17. Сивухин С.Д. Общий курс физики.- М.: Наука, 1977.- Т.3. Электричество.- С.481-487.

18. Стильбанс Л.С. Физика полупроводников.- М., 1967.- С.75-83, 292-311.

19. ТЕРМОЭДС В СОЕДИНЕНИЯХ С БЫСТРЫМИ ЗАРЯДОВЫМИ И СПИНОВЫМИ ФЛУКТУАЦИЯМИ//[Электронный ре-сурс]//http://www.lt.gpi.ru/mipt2002/ignatov.htm

20. Физическая энциклопедия.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.- Т.2.- С.76-77.- Т.5.- С.98-99.

21. Цифровые библиотеки и аудиокниги на дисках почтой от INNOB.RU. ИСТОРИЯ//[Электронный ресурс]// http://historic.ru/books/item/f00/s00/z0000027/st030.shtml

22. Экспериментальные установки отдела низких температур и криогенной тех-ники//[Электронный ресурс]//http://www.lt.gpi.ru/lt_new/html/sets.htm

23. Электромагнетизм//[Электронный ресурс]//http://historic.ru/books/item/f00/s00/z0000027/st030.shtml

24. Электроника. Энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1991.- С.530-541, 544-545.

25. Эффективная физика. Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"//[Электронный ресурс]//http://www.effects.ru/science/56/index.htm

26. Юный техник. № 3 март 2005//[Электронный ресурс]// http://jtdigest.narod.ru/soders2005/sod3_2005.htm

Другие документы

Распределение обязанностей

Перейти на страницу Проект Домашний терморегулятор