Del A: Varme

Stikkord: Halvledere p- og n-ledere Kontaktpotensial Kjøleskap Peltiereffekt Seebeckeffekt Thomsoneffekt Jf: Termoelement, A01 Utstyr: Termogeneratorer spenningsmåler varmt og kaldt vann i metallbeholder  Strømkilde, regulerbar spenning < 5 V	Termogeneratorer blir brukt både til oppvarming og til avkjøling. Prinsippet blir brukt i kjølebagger for campingvogner og båter.
	Figuren viser en kasseformet bit av en halvleder. Den er terningformet med 1 cm sidekant. På toppen og på bunnen er den i kontakt med hver sin metallplate. Når den ene plata har høyere temperatur enn den andre, oppstår det elspenning mellom platene, og det går strøm hvis vi forbinder dem med en leder. Det er temperaturavhengige kontaktpotensialer som er årsak til spenningen (Seebeckeffekt), men det kan også ha med temperaturgradienten langs halvlederen å gjøre (Thomson-effekt).

I en termogenerator bruker man både p-ledere og n-ledere, like mange av hver. Hvis den elektromotoriske spenningen er fra varmt til kaldt i p-lederen, er den fra kaldt til varmt i n-lederen. Derfor kan vi med fordel kople dem i serie. I en termogenerator er mange slike halvlederelementer koplet sammen i serie til et batteri. Her er de elektrisk isolerte platene A, C, og E varme, mens b, og d er kalde. I en brikke på noen få kvadratcentimeter kan det være 50 - 100 elementer. Med en temperaturforskjell på 100 oC kan vi få ut en spenning på f eks 5 volt.      Termogenerator 1 En termogeneratorbrikke kan brukes som termometer. Men vi kan kjøre det omvendt også. Om vi sender strøm inn gjennom G, altså motsatt av den retningen strømmen gikk da brikken leverte strøm, vil den øverste sida av brikken bli varm, den underste kald (Peltier-effekt). Vi kan lett få svært store temperaturforskjeller. Vær derfor forsiktig med utstyret så det ikke smelter for deg.   En termogenerator er et termoelement med metall og halvleder, mens man i de klassiske elementene bruker to ulike metaller. I et termoelement med f eks jern og konstantan får man en spenning på 5-6 mV hvis temperaturforskjellen mellom loddstedene er 100 oC. Man må altså ha en serie på 1000 elementer for å komme opp i en spenning på 5 V med denne temperaturforskjellen. I en termogenerator kan man klare seg med under 100.  I termoelementer er det først og fremst kontaktpotensialene i loddepunktene som har betydning. Elektromotorisk spenning langs ledere med temperatur-gradienter er vanskelig å demonstrere.

Termogenerator 2 En annen form for termogenerator er utformet sånn at man kan stikke et metallbein i kaldt vann og et i varmt vann. Strømmen som genereres blir brukt til å drive en liten propell.   Ved hjelp av en vender kopler man ut propellen og setter brikken i forbindelse med tilkoplingspunkter for elspenning. Sender vi nå strøm gjennom, kjenner vi at det ene metallbeinet blir svært varmt, det andre svært kaldt.  Så kan man bruke venderen og få propellen til å gå igjen på den varmeenergien vi har samlet opp.

 

Neste forsøk	Tilbake til innholdsfortegnelser
A18	Del A	3. avdeling	Indeks