Гипотеза исследования

Исследование зависимости
мощности термоэлекторогенератора на модуле
Пельтье-Зеебека от разности
температур. Расчет КПД.
Автор: Вахлов Глеб
Ученик 9Д класа
МБОУ « Гимназия 42»
Научный руководитель:
Максимова С.Н. учитель физики.
Барнаул 2013
• Цель работы: исследовать зависимость
мощности и КПД термо-электрогенератора
на модуле Пельтье-Зеебека от разности
температур. Доказать актуальность
использования элемента как источника
электрического тока.
• Гипотеза исследования: повышение
мощности и КПД термо-электрогенератора
при повышении разности температур.
• Объект исследования : раздел
физики изучающий термоэлектрические
явления.
• Предмет исследования: процесс
исследования зависимости мощности
термо-электрогенератора на модуле
Пельтье-Зеебека от разности температур,
подсчет КПД.
• Задачи исследования:
сконструировать и протестировать модель
термо-электрогенератора на модуле
Пельтье-Зеебека, доказать
целесообразность и эффективность данной
модели как источника электрического тока,
исследовать зависимость мощности от
разности температур, произвести подсчет
КПД, по возможности улучшить
характеристики прибора.
Актуальность работы.
Методы исследования :
-анализ научной, учебной и
энциклопедической литературы по теме
термоэлектричество;
-проведение эксперимента;
-предоставление результатов в виде таблиц и
графиков.
Проведение эксперимента
зависимости мощности ТЭГ от
разности температур.
Формула нахождения мощности:
P=UI,
Где P- мощность (Вт),
U-напряжение(В),
I-сила тока в цепи (А).
№
опыта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
t1,°C
13
16
16.5
16.5
17
17
17
17.5
18
18
t2,°C
15.5
19
20
21.5
24
25
29
36
38
41
∆t,°C
2.5
3
3.5
5
7
8
12
18.5
20
23
U, В
0.2
0.28
0.5
0.75
0.9
0.98
1.2
1.9
2.3
2.5
I, мA
41
57
83
95
103
110
116
125
157
200
P, Вт
0.00
8
0.01
0.04
0.07
0.09
0.1
0.13
0.23
0.36
0.5
Расчет КПД ТЭГа.
Формула КПД:
• η=Pполезн/Pзатр 100%;
• Pполезн=UI;
• Pзатр=UI+I²R, где
• Pполезн- мощность выделяемая на нагрузку;
• Pзатр- вся выделяемая мощность, с учетом
омического нагрева источника тока .
• I-cила тока,
• U-напряжение,
• R-сопротивление.
Подставив результаты измерений в формулу,
получим, что КПД равен 23%.
КПД и мощность ТЭГа можно улучшить при
помощи активного охлаждения одного из
радиаторов , а также при помощи
импульсных преобразователей тока.
Принцип работы преобразователей
иллюстрируется схемой приведенной ниже.
VD-диод,
G-источник постоянного тока,
RH- нагрузка,
C-конденсатор,
L-катушка индуктивности
на месте ключа S может находится любой
управляемый коммутируемый элемент.
Заключение. В ходе данной работы я изготовил
и протестировал модель самодельного термо–
электрогенератора, провел эксперименты, при
помощи которых выяснил, что мощность
генератора повышается при повышении
разности температур. Посчитал КПД данного
генератора. Доказал актуальность
использования элемента как источника
электрического тока. Предложил пример
улучшения характеристик прибора. Представил
результаты экспериментов в виде графиков и
таблиц.