일반물리학실험 | 열전효과 - Thermoelectric effect

 

 

 

TIP

 

 

주어진 온도차에서 발생하는 기전력을 측정한다.(제벡 효과)
열전 모듈에서 발생하는 전력이 최대가 되기 위한 부하저항을 결정한다.

 

 

 

열전효과

두 종류의 금속을 접촉시켜서 폐회로를 만들고 그 두 접합부를 서로 다른 온도를 유지시키면 회로에 전류가 흐르게 된다. 이 현상을 제벡 효과(seebeck effect)라 한다.

열과 전기 사이의 관계를 나타내는 효과의 총칭이며 직접 변화 혹은 역 변환을 의미한다.

 

 

Seebeck Effect

1. 회로에 열기전력이 발생하는 것과 관련이 있는 것인데, 두 접합부의 온도 차를 주어 △T 가 작을 때 기전력은 △T 에 비례한다.

 

2. (V_a = α△T) 이 때 온도 차가 기전력으로 작용하여 전류를 생성하는 현상이다

 

 

3. 실험 예시

그림과 같이 열 교환기(heat exchanger)를 열 전력 발생기(thermogenerator)의 각 면에 고정시킨다. 한쪽에 수돗물을 채우고 다른 한쪽에 자동온도조절기(thermostat)을 연결한다.

 

 

열 전력 발생기(Thermogenerator) 상단도를 홀에 온도계를 연결하여 온도를 측정한다. 단락(Short-circuit)와 무부하전압(no-load voltage)는 직접적으로 측정이 되면 측정하는 기기의 부저항은 무시된다.

 

 

 

Peltier Effect

1. 다른 종류인 두 금속을 접합시킨 뒤에, 접합금속에 전류가 흐르면 한쪽에서는 발열, 한쪽에서는 흡열이 일어나는 것이다. 이는 금속이 열을 전도하는 능력이 다르기 때문에 발생하는 현상이다.

 

 

2. 실험 예시

 

파워 서플라이에 전압은 일정하게 두고 전류를 한 단계씩 올린다.

 

각각의 온도계의 온도를 측정하여 전류에 따른 온도 차를 측정한다

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 랩퀘스트2 인터페이스의 전원을 켜고 USB 케이블을 이용해 컴퓨터에 연결한다. 컴퓨터의 Logger Pro프로그램을 실행시킨다.

 

2) 전류 센서와 차동전압 센서를 인터페이스의 아날로그 채널에 연결한다.

 

3) 차동전압 센서의 두 전선을 서로 연결하고 영점 버튼을 선택하여 영점을 잡는다. 전류 센서는 아무것도 연결하지 않은 상태에서 영점을 잡는다. 이렇게 하면 전압과 전류가 0인 상태를 만들 수 있다.

 

4) 사각 비커 하나에 찬 물과 따뜻한물을 채운뒤 열전 모듈을 설치한다.

 

5) 열전 모듈의 스위치를 변경하여 모터가 회전하는지 관찰한다.

 

6) 전압 센서를 열전 모듈에 연결하여 개방 전압을 측정하고 기록한다.

 

7) 전류 센서를 열전 모듈에 연결하고 단락 전류를 측정하고 기록한다.

 

8) 열전 모듈의 내부저항을 계산한다.

 

9) 열전 모듈에 부하 저항을 연결하고 가변 저항을 지나는 전류 센서와 전압 센서를 연결한뒤 가변저항을 설치 한후 가변저항의 다이얼을 10초동안 시계방향으로 돌려서 저항이 변화하는 동안 전력의 값을 구한다.

 

 

 

[일반물리학실험]열전효과 - Thermoelectric effect 레포트