7.51. Kísérletek a termofeszültség bemutatására

a) A termoelektromosság alapkísérlete

A kísérlet célja

A termoelektromosság (Seeback-effektus) jelenségének bemutatása

Szükséges anyagok, eszközök

• összeszegecselt vas-réz lemezpár
• iránytű
• Bunsen-égő vagy borszeszégő, gázgyújtó
• főzőpohár, jeges vízzel

Leírás

Az eszközt az iránytűvel együtt állítsuk be a helyi mágneses észak-déli irányába! A lemezek egyik végét melegítsük lánggal, a másikat (ha lehet) mártsuk jeges vízbe!

Figyeljük meg, hogy az iránytű elmozdul.

A jelenség magyarázata, hogy ha két különböző fémből készített zárt kör összeerősítési pontjai között hőmérsékletkülönbség van, akkor töltésáramlás indul. Ezt nevezzük termo-áramnak. A jelenség neve Seeback-effektus, mely a transzportfolyamatok közé tartozó egyik ún. kereszteffektus (hőmérsékletkülönbség töltésáramot indít).

b) Egyszerű termoelem készítése

A kísérlet célja

Egyszerű termoelem készítése

Szűkséges anyagok, eszközök

• 20 cm hosszú konstantán (réz-nikkel ötvözet) drót
• 20 cm hosszú vasdrót
• banándugók
• demonstrációs feszültség/ áram -mérő
• gyertya vagy borszeszégő, gázgyújtó

Leírás

A konstantándrót és a vasdrót egy-egy végét csavarjuk és kalapáljuk össze! (Tökéletes megoldásként hegesztés szükséges). Másik végükre erősítsünk banándugót! Csatlakoztassuk a banándugókat az árammérő funkcióba kapcsolt műszer legfinomabb, 5 mA méréshatárára. Melegítsük lánggal a drótok egymáshoz erősített végét! Figyeljük meg, hogy a műszer áramot jelez

c) Termocsillag bemutatása 

A kísérlet célja

Nagyobb termoelem készítése nagyobb termofeszültség eléréséhez.

Szükséges anyagok, eszközök

• termocsillag
• demonstrációs feszültség/ áram -mérő
• borszeszégő, gázgyújtó
• röpzsinórok

Leírás

A termocsillag réz- és vaslemezek összeszegecselésével készül. (Tulajdonképpen az előző eszközből sok példány sorba kapcsolása.) A b) feladatrészhez hasonlóan kössük árammérőre, közepét pedig melegítsük borszeszégő lángjával! Figyeljük meg, hogy az előzőnél érzékelhetően nagyobb áramot mérünk!

Módszertani kiegészítések

• Az a), b) és c) feladatrészben csak közvetetten érzékeltettük a termofeszültséget, az általa keltett áram (mágneses tér) bemutatásával. Sajnos a néhány mV-os nagyságrendű termofeszültség mérésére speciális műszer szükséges, de a manapság kapható demonstrációs V/A mérők már ezt közvetlenül is tudják mérni.

d) Gázégő biztosítójának működése

A kísérlet célja

Gáztűzhely mágneses biztosítója működésének bemutatása.

Szükséges anyagok, eszközök

• tűzhelyből kiszerelt mágneses biztosító
• borszeszégő, gázgyújtó

Leírás

A tűzhelyből kiszerelt mágneses biztosító úgy működik, hogy amíg a termoelemet a gázláng hevíti, addig a termoelem áramkörébe kapcsolt elektromágnes egy rugó ellenében behúzott állapotban marad, így nyitva tartja a gázszelepet. Ha a láng elalszik, akkor a termoelem feszültsége megszűnik, a mágnes elenged, a rugó visszahúzza a szelepet, elzárja a gáz útját.

Tartsuk a tűzhelyből kiszerelt biztosító egységét (az eszköz utolsó 0,5 cm-ét) lángba, nyomjuk be zárószelepének gombját! Rövid idő múlva engedjük el! A szelep a helyén marad. Ha a biztosítót kivesszük a lángból, a szelep néhány másodperc múlva nyugalmi helyére visszaugrik.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Soroljunk fel gyakorlati alkalmazásokat a Seeback-effektusra!