專利名稱：溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其是指一種溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
目前，世界上的發(fā)電技術(shù)主要有火力發(fā)電、水力發(fā)電、原子能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電。隨 著節(jié)能環(huán)保、綠色低碳經(jīng)濟(jì)的世界大環(huán)境趨勢(shì)，多種綠色發(fā)電技術(shù)正越來越引起人們的重 視，其中溫差發(fā)電就是其中一例。它是利用溫差發(fā)電器件的溫差發(fā)電效應(yīng)，將發(fā)出的電能存 入蓄電池或直接帶動(dòng)電器用品或設(shè)備，但由于目前溫差發(fā)電的效率、成本等方面還不令人 滿意，還沒有在社會(huì)普及應(yīng)用，但是已經(jīng)廣泛引起了人們的興趣和研究熱情。如此重要的一 種發(fā)電模式，還沒有在物理實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，而物理實(shí)驗(yàn)具有啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生 創(chuàng)新思維，很有必要開發(fā)一種溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種利用半導(dǎo)體制冷組件研究溫差發(fā)電規(guī)律的溫差發(fā) 電實(shí)驗(yàn)儀，它既可以定量測(cè)量，還可以作為演示性物理儀器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型將半導(dǎo)體制冷片的一個(gè)側(cè)面與散熱器相互熱接 觸，另一個(gè)側(cè)面與熱箱相互熱接觸。半導(dǎo)體制冷片的電壓輸出端與電壓表并聯(lián)。熱箱內(nèi)有 電加熱器，卡裝蓋與熱箱可拆卸式咬合。電加熱器與可調(diào)穩(wěn)壓電源并聯(lián)。熱端溫度計(jì)的感 溫部分與熱箱熱接觸式固定，冷端溫度計(jì)的感溫部分與散熱器熱接觸式固定。半導(dǎo)體制冷 片與散熱器和熱箱機(jī)械緊固在一起，各個(gè)部件固定在面板上。散熱器的左側(cè)面還固定一個(gè) 散熱風(fēng)扇，散熱風(fēng)扇與穩(wěn)壓電源通過開關(guān)相互連接。為了便于測(cè)量溫差發(fā)電的內(nèi)阻，還將半 導(dǎo)體制冷片的電壓輸出端與負(fù)載電阻和開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的負(fù)載電路并聯(lián)。為了便于熱量的快 速傳遞，電加熱器由燈泡構(gòu)成。由于本實(shí)用新型將半導(dǎo)體制冷片的一個(gè)側(cè)面與散熱器及冷端溫度計(jì)相互熱接觸， 另一個(gè)側(cè)面與熱箱和熱端溫度計(jì)相互熱接觸，半導(dǎo)體制冷片的電壓輸出端與電壓表相連， 熱箱內(nèi)有電加熱器，當(dāng)電加熱器加熱時(shí)，造成了半導(dǎo)體制冷片兩側(cè)的溫差，發(fā)出的溫差電動(dòng) 勢(shì)就可以送到電壓表，從而可測(cè)量溫差與溫差發(fā)電電壓的定量關(guān)系，并可測(cè)量其內(nèi)阻，還可 作為演示物理實(shí)驗(yàn)儀器，很直觀、形象、有趣。本儀器的結(jié)構(gòu)為敞開式的，便于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn) 原理。本儀器可啟發(fā)學(xué)生發(fā)散思維，也即不一提到發(fā)電就是傳統(tǒng)的幾種方式，而是另辟蹊 徑，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。還可以加深學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體制冷、半導(dǎo)體溫差發(fā)電物理 過程可逆性的理解。
附圖是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
在附圖中，半導(dǎo)體制冷片10的左側(cè)通過導(dǎo)熱硅脂19與散熱器15相互熱接觸，散 熱器15為鋁材料制作的左側(cè)開口方盒形狀的方殼體(附圖中涉及機(jī)械部件全是縱剖面視 圖，垂直于紙面是立體的)。半導(dǎo)體制冷片10的右側(cè)通過導(dǎo)熱硅脂與熱箱7相互熱接觸， 熱箱7為鋁材料制作的右側(cè)開口方盒形狀的方殼體，卡裝蓋6與熱箱7相互可拆式卡裝結(jié) 構(gòu)，卡裝蓋6也為鋁材料制作的且形狀與熱箱7右開口相吻合的方形蓋。熱箱7和卡裝蓋 6外表面都帶有保溫層(可用聚氨酯發(fā)泡塑料等保溫性好的材料)，內(nèi)表面制成可良好吸熱 的黑色?？ㄑb蓋6中心位置安裝有燈座Z，燈座Z上安裝有小燈泡D，燈座Z的引線通過電 流表A與可調(diào)穩(wěn)壓電源El相連，還與電壓表Vl并聯(lián)?？烧{(diào)穩(wěn)壓電源El有一個(gè)開關(guān)，與加 熱功率調(diào)節(jié)旋鈕T是聯(lián)動(dòng)的(可用帶開關(guān)的電位器作為可調(diào)穩(wěn)壓電源El的電位器)，加熱 功率調(diào)節(jié)旋鈕T固定在可調(diào)穩(wěn)壓電源El的電壓調(diào)節(jié)電位器上?？烧{(diào)穩(wěn)壓電源El的交流電 壓輸入端與電源變壓器BY的一個(gè)次級(jí)繞組并聯(lián)，電源變壓器BY的初級(jí)繞組通過總電源開 關(guān)K與220V市電插頭相連。穩(wěn)壓電源E2的交流電壓輸入端與電源變壓器BY的另一個(gè)次 級(jí)繞組并聯(lián)，穩(wěn)壓電源E2的輸出端通過風(fēng)扇開關(guān)K2與散熱風(fēng)扇16相連?？烧{(diào)穩(wěn)壓電源El 和穩(wěn)壓電源E2及電源變壓器BY構(gòu)成電源盒3并且固定在底盤2上。散熱風(fēng)扇16的散熱 風(fēng)扇骨架17是機(jī)械一體的，風(fēng)扇固定螺絲18把散熱風(fēng)扇骨架17固定在散熱器15上。散 熱器15的側(cè)面與副散熱器12 (也用鋁材)用緊固螺絲14固定在一起。用定位螺絲13把 副散熱器12固定在面板4上。冷端溫度計(jì)11穿過散熱器15的小孔，其感溫部分被緊固件 壓在散熱器15的內(nèi)側(cè)靠近半導(dǎo)體制冷片10的區(qū)域，其間也有導(dǎo)熱硅脂。熱端溫度計(jì)8穿 過熱箱7的小孔，其感溫部分被緊固件G緊壓在熱箱的內(nèi)側(cè)靠近靠近半導(dǎo)體制冷片10的區(qū) 域，其間也有導(dǎo)熱硅脂。隔熱支架9為一個(gè)硬質(zhì)塑料制成的略小于熱箱7的方框，它配合左 右固定螺絲，就可把散熱器15、熱箱7以及半導(dǎo)體制冷片10組合固定在一起，隔熱支架9最 好用透明硬質(zhì)塑料制造，這樣原理直觀，有助于學(xué)生對(duì)儀器原理結(jié)構(gòu)的理解，也可去掉隔熱 支架9，直接用四個(gè)長(zhǎng)螺絲把半導(dǎo)體制冷片10夾在散熱器15和熱箱7之間。各個(gè)機(jī)械部件 就這樣固定在了面板4上了。半導(dǎo)體制冷片10的輸出端與電壓表V并聯(lián)，還通過開關(guān)Kl 與負(fù)載電阻RL并聯(lián)。面板4和底盤2可全用木板制作并將兩者固定在一起。底腳1可用 4個(gè)，分別固定在底盤2上，其中一個(gè)可調(diào)高度，使其能調(diào)穩(wěn)平衡。整機(jī)的實(shí)驗(yàn)過程是這樣的接通總電源開關(guān)K和風(fēng)扇開關(guān)K2后，擰加熱功率調(diào)節(jié) 旋鈕T，小燈泡D就發(fā)出光和熱，被熱箱7吸收后使熱箱7升溫，最終導(dǎo)致半導(dǎo)體制冷片10 右側(cè)比左側(cè)溫度高，產(chǎn)生溫差電效應(yīng)。半導(dǎo)體制冷片10發(fā)出的溫差電壓從電壓表V上可直 接讀出，此時(shí)的溫差可從冷端溫度計(jì)11和熱端溫度計(jì)8讀數(shù)得到。通過擰加熱功率調(diào)節(jié)旋 鈕T，可得到不同的加熱功率，從而得到一組不同的溫差和溫差電壓對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而 畫出溫差和溫差電壓的關(guān)系曲線。另外，通過通斷開關(guān)K1，可得到帶負(fù)載電阻RL和空載兩 種情況下的電壓數(shù)據(jù)，方便地計(jì)算出溫差發(fā)電的內(nèi)阻，進(jìn)一步研究溫差發(fā)電規(guī)律。通過通斷風(fēng)扇開關(guān)K2，可明顯看到冷端散熱不良引起的溫差電壓降低的現(xiàn)象。本儀器還可作為演示物理實(shí)驗(yàn)用，生動(dòng)有趣。[0011 ] 通過電流表A和電壓表Vl的讀數(shù)可計(jì)算加熱功率，也可把相應(yīng)的加熱功率數(shù)值直 接標(biāo)在加熱功率調(diào)節(jié)旋鈕τ的刻度面板上，這樣就可以去掉電流表A和電壓表VI。 本實(shí)施例中的兩個(gè)溫度計(jì)也可用數(shù)字顯示的溫度計(jì)，此時(shí)要將其溫度傳感器放在相應(yīng)的感溫位置。散熱風(fēng)扇16和散熱風(fēng)扇骨架17可用電腦用的12V風(fēng)扇。小燈泡D的功 率要用6W以上的，其額定電壓要與可調(diào)穩(wěn)壓電源El的最高值相匹配。負(fù)載電阻RL阻值為 700歐左右。 本實(shí)用新型可以有許多變化，比如去掉各個(gè)電壓表和電阻，改為外接的方式；保 溫層也可去掉；小燈泡改成電熱絲等電熱器件構(gòu)成的電加熱器；整個(gè)產(chǎn)品也可制在一個(gè)箱 子內(nèi)或做成平臥式的等等。
權(quán)利要求1.一種溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀，半導(dǎo)體制冷片的一個(gè)側(cè)面與散熱器相互熱接觸，其特征在于 半導(dǎo)體制冷片的另一個(gè)側(cè)面與熱箱相互熱接觸，半導(dǎo)體制冷片的電壓輸出端與電壓表并 聯(lián)，熱箱內(nèi)有電加熱器，卡裝蓋與熱箱可拆卸式咬合，電加熱器與可調(diào)穩(wěn)壓電源并聯(lián)，熱端 溫度計(jì)的感溫部分與熱箱熱接觸式固定，冷端溫度計(jì)的感溫部分與散熱器熱接觸式固定， 半導(dǎo)體制冷片與散熱器和熱箱機(jī)械緊固在一起，各個(gè)部件固定在面板上。
2.按權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于散熱器側(cè)面還固定一個(gè)散熱風(fēng) 扇，散熱風(fēng)扇通過開關(guān)與穩(wěn)壓電源相互連接。
3.按權(quán)利要求1所述的溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于半導(dǎo)體制冷片的電壓輸出端還與 負(fù)載電阻和開關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的負(fù)載電路相并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀，它是在半導(dǎo)體制冷片兩個(gè)側(cè)面分別安裝上熱箱和散熱器及相應(yīng)的溫度表，熱箱和散熱器內(nèi)部分別有電加熱器和風(fēng)扇。可方便、直觀、形象地測(cè)量溫差發(fā)電的物理規(guī)律，并可測(cè)量溫差發(fā)電的內(nèi)阻。解決了現(xiàn)有技術(shù)中還沒有溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)儀的問題。它可用于大學(xué)物理電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)，還可作為演示物理實(shí)驗(yàn)儀器。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201829106SQ20102058220
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者趙杰 申請(qǐng)人:趙杰