電量大小如何影響溫差發(fā)電

陳恰恰 齊亞坤

初二下學(xué)期學(xué)習(xí)電學(xué)之后，我對(duì)電學(xué)產(chǎn)生了興趣。我曾從一篇科普文章中了解了溫差發(fā)電，發(fā)現(xiàn)人們對(duì)它并不熟悉，于是我們對(duì)溫差發(fā)電進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探究實(shí)驗(yàn)。

一、資料查詢

溫差發(fā)電是利用海水的溫差進(jìn)行發(fā)電。海洋不同水層之間的溫差很大，一般表層水溫比深層或底層水溫高得多。

溫差發(fā)電原理是，溫海水流入蒸發(fā)室之后，在低壓下沸騰變?yōu)榱鲃?dòng)蒸氣或丙烷等蒸發(fā)氣體作為流體，推動(dòng)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)交流電機(jī)發(fā)電。用過(guò)的廢蒸氣進(jìn)入冷凝室被海洋深層水冷卻凝結(jié)，再進(jìn)行循環(huán)。如圖1所示。

半導(dǎo)體溫差發(fā)電是利用半導(dǎo)體溫差電偶模塊（半導(dǎo)體制冷片），利用人為制造的溫差條件發(fā)電。它的原理是，在兩塊不同性質(zhì)的半導(dǎo)體兩端設(shè)置一個(gè)溫差，于是在半導(dǎo)體兩端就形成了直流電壓。半導(dǎo)體溫差發(fā)電具有無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此在實(shí)際生活中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

此外，由于發(fā)電裝置體積小、攜帶方便，半導(dǎo)體溫差發(fā)電不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，因此被越來(lái)越多的人看好。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

由于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)涉及電學(xué)，我準(zhǔn)備了電流表、開(kāi)關(guān)等電學(xué)實(shí)驗(yàn)用具。

我網(wǎng)購(gòu)了一塊半導(dǎo)體溫差電偶模塊，它是一個(gè)下端由金屬材料制成、上端由石質(zhì)材料制成的導(dǎo)體，其兩端連有接出的兩條電線。

如果用半導(dǎo)體溫差電偶模塊直接連接電流表測(cè)量，可能會(huì)出現(xiàn)短路問(wèn)題，于是我在電路中串聯(lián)了一個(gè)小燈泡和一個(gè)開(kāi)關(guān)。

為了計(jì)算出冷、熱溫度差并進(jìn)行比較，我準(zhǔn)備了溫度計(jì)。

另外，我還準(zhǔn)備了一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的金屬盒子，一個(gè)可以用來(lái)盛放冰水混合物的塑料盒子。實(shí)驗(yàn)電路如圖3。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在盒子中分別倒入不同溫度的水后，根據(jù)電量的變化，在熱水變冷、冷水變熱時(shí)，測(cè)出溫度，計(jì)算溫度差。

觀察數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，溫差越大，電流越大。在溫度差大約只有1℃時(shí)，電流近似為0。小燈泡在電流為0.2A和0.18A時(shí)亮度可見(jiàn)。電流為0.16A時(shí)發(fā)出微弱的光。在電流為0.14A以下時(shí)，基本就看不見(jiàn)光了，如圖4。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在半導(dǎo)體溫差發(fā)電過(guò)程中，電流強(qiáng)弱與溫差大小有關(guān)。溫差越大，電流越大;溫差越小，電流越小。溫差接近1℃時(shí)，電流為0。