专利名称：温差发电实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理实验仪器，尤其是指一种温差发电实验仪。
背景技术：
目前，世界上的发电技术主要有火力发电、水力发电、原子能发电、太阳能发电。随 着节能环保、绿色低碳经济的世界大环境趋势，多种绿色发电技术正越来越引起人们的重 视，其中温差发电就是其中一例。它是利用温差发电器件的温差发电效应，将发出的电能存 入蓄电池或直接带动电器用品或设备，但由于目前温差发电的效率、成本等方面还不令人 满意，还没有在社会普及应用，但是已经广泛引起了人们的兴趣和研究热情。如此重要的一 种发电模式，还没有在物理实验仪器和实验教学中应用，而物理实验具有启发和引导学生 创新思维，很有必要开发一种温差发电实验仪。发明内容本实用新型的目的是提供一种利用半导体制冷组件研究温差发电规律的温差发 电实验仪，它既可以定量测量，还可以作为演示性物理仪器。为了实现上述目的，本实用新型将半导体制冷片的一个侧面与散热器相互热接 触，另一个侧面与热箱相互热接触。半导体制冷片的电压输出端与电压表并联。热箱内有 电加热器，卡装盖与热箱可拆卸式咬合。电加热器与可调稳压电源并联。热端温度计的感 温部分与热箱热接触式固定，冷端温度计的感温部分与散热器热接触式固定。半导体制冷 片与散热器和热箱机械紧固在一起，各个部件固定在面板上。散热器的左侧面还固定一个 散热风扇，散热风扇与稳压电源通过开关相互连接。为了便于测量温差发电的内阻，还将半 导体制冷片的电压输出端与负载电阻和开关串联构成的负载电路并联。为了便于热量的快 速传递，电加热器由灯泡构成。由于本实用新型将半导体制冷片的一个侧面与散热器及冷端温度计相互热接触， 另一个侧面与热箱和热端温度计相互热接触，半导体制冷片的电压输出端与电压表相连， 热箱内有电加热器，当电加热器加热时，造成了半导体制冷片两侧的温差，发出的温差电动 势就可以送到电压表，从而可测量温差与温差发电电压的定量关系，并可测量其内阻，还可 作为演示物理实验仪器，很直观、形象、有趣。本仪器的结构为敞开式的，便于学生理解实验 原理。本仪器可启发学生发散思维，也即不一提到发电就是传统的几种方式，而是另辟蹊 径，还可以培养学生的科学探索精神。还可以加深学生对半导体制冷、半导体温差发电物理 过程可逆性的理解。
附图是本实用新型结构原理图。
具体实施方式
在附图中，半导体制冷片10的左侧通过导热硅脂19与散热器15相互热接触，散 热器15为铝材料制作的左侧开口方盒形状的方壳体(附图中涉及机械部件全是纵剖面视 图，垂直于纸面是立体的)。半导体制冷片10的右侧通过导热硅脂与热箱7相互热接触， 热箱7为铝材料制作的右侧开口方盒形状的方壳体，卡装盖6与热箱7相互可拆式卡装结 构，卡装盖6也为铝材料制作的且形状与热箱7右开口相吻合的方形盖。热箱7和卡装盖 6外表面都带有保温层(可用聚氨酯发泡塑料等保温性好的材料)，内表面制成可良好吸热 的黑色。卡装盖6中心位置安装有灯座Z，灯座Z上安装有小灯泡D，灯座Z的引线通过电 流表A与可调稳压电源El相连，还与电压表Vl并联。可调稳压电源El有一个开关，与加 热功率调节旋钮T是联动的(可用带开关的电位器作为可调稳压电源El的电位器)，加热 功率调节旋钮T固定在可调稳压电源El的电压调节电位器上。可调稳压电源El的交流电 压输入端与电源变压器BY的一个次级绕组并联，电源变压器BY的初级绕组通过总电源开 关K与220V市电插头相连。稳压电源E2的交流电压输入端与电源变压器BY的另一个次 级绕组并联，稳压电源E2的输出端通过风扇开关K2与散热风扇16相连。可调稳压电源El 和稳压电源E2及电源变压器BY构成电源盒3并且固定在底盘2上。散热风扇16的散热 风扇骨架17是机械一体的，风扇固定螺丝18把散热风扇骨架17固定在散热器15上。散 热器15的侧面与副散热器12 (也用铝材)用紧固螺丝14固定在一起。用定位螺丝13把 副散热器12固定在面板4上。冷端温度计11穿过散热器15的小孔，其感温部分被紧固件 压在散热器15的内侧靠近半导体制冷片10的区域，其间也有导热硅脂。热端温度计8穿 过热箱7的小孔，其感温部分被紧固件G紧压在热箱的内侧靠近靠近半导体制冷片10的区 域，其间也有导热硅脂。隔热支架9为一个硬质塑料制成的略小于热箱7的方框，它配合左 右固定螺丝，就可把散热器15、热箱7以及半导体制冷片10组合固定在一起，隔热支架9最 好用透明硬质塑料制造，这样原理直观，有助于学生对仪器原理结构的理解，也可去掉隔热 支架9，直接用四个长螺丝把半导体制冷片10夹在散热器15和热箱7之间。各个机械部件 就这样固定在了面板4上了。半导体制冷片10的输出端与电压表V并联，还通过开关Kl 与负载电阻RL并联。面板4和底盘2可全用木板制作并将两者固定在一起。底脚1可用 4个，分别固定在底盘2上，其中一个可调高度，使其能调稳平衡。整机的实验过程是这样的接通总电源开关K和风扇开关K2后，拧加热功率调节 旋钮T，小灯泡D就发出光和热，被热箱7吸收后使热箱7升温，最终导致半导体制冷片10 右侧比左侧温度高，产生温差电效应。半导体制冷片10发出的温差电压从电压表V上可直 接读出，此时的温差可从冷端温度计11和热端温度计8读数得到。通过拧加热功率调节旋 钮T，可得到不同的加热功率，从而得到一组不同的温差和温差电压对应的实验数据，从而 画出温差和温差电压的关系曲线。另外，通过通断开关K1，可得到带负载电阻RL和空载两 种情况下的电压数据，方便地计算出温差发电的内阻，进一步研究温差发电规律。通过通断风扇开关K2，可明显看到冷端散热不良引起的温差电压降低的现象。本仪器还可作为演示物理实验用，生动有趣。[0011 ] 通过电流表A和电压表Vl的读数可计算加热功率，也可把相应的加热功率数值直 接标在加热功率调节旋钮τ的刻度面板上，这样就可以去掉电流表A和电压表VI。 本实施例中的两个温度计也可用数字显示的温度计，此时要将其温度传感器放在相应的感温位置。散热风扇16和散热风扇骨架17可用电脑用的12V风扇。小灯泡D的功 率要用6W以上的，其额定电压要与可调稳压电源El的最高值相匹配。负载电阻RL阻值为 700欧左右。 本实用新型可以有许多变化，比如去掉各个电压表和电阻，改为外接的方式；保 温层也可去掉；小灯泡改成电热丝等电热器件构成的电加热器；整个产品也可制在一个箱 子内或做成平卧式的等等。
权利要求1.一种温差发电实验仪，半导体制冷片的一个侧面与散热器相互热接触，其特征在于 半导体制冷片的另一个侧面与热箱相互热接触，半导体制冷片的电压输出端与电压表并 联，热箱内有电加热器，卡装盖与热箱可拆卸式咬合，电加热器与可调稳压电源并联，热端 温度计的感温部分与热箱热接触式固定，冷端温度计的感温部分与散热器热接触式固定， 半导体制冷片与散热器和热箱机械紧固在一起，各个部件固定在面板上。
2.按权利要求1所述的温差发电实验仪，其特征在于散热器侧面还固定一个散热风 扇，散热风扇通过开关与稳压电源相互连接。
3.按权利要求1所述的温差发电实验仪，其特征在于半导体制冷片的电压输出端还与 负载电阻和开关串联构成的负载电路相并联。
专利摘要本实用新型公开了一种温差发电实验仪，它是在半导体制冷片两个侧面分别安装上热箱和散热器及相应的温度表，热箱和散热器内部分别有电加热器和风扇。可方便、直观、形象地测量温差发电的物理规律，并可测量温差发电的内阻。解决了现有技术中还没有温差发电实验仪的问题。它可用于大学物理电磁学实验，还可作为演示物理实验仪器。
文档编号G09B23/18GK201829106SQ20102058220
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者赵杰 申请人:赵杰