鐘陽春

一杯熱水和一杯冷水就能發(fā)電，你相信嗎？

1821年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)了溫差電現(xiàn)象，這一現(xiàn)象又稱塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)又稱作第一熱電效應(yīng)，是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。一般規(guī)定熱電勢方向為：在熱端電子由負(fù)流向正。

在兩種金屬A和B組成的回路中，如果使兩個接觸點的溫度不同，則在回路中將出現(xiàn)電流，稱為熱電流。相應(yīng)的電動勢稱為熱電勢，其方向取決于溫度梯度的方向。

塞貝克效應(yīng)的成因可以簡單解釋為，在溫度梯度下導(dǎo)體內(nèi)的載流子從熱端向冷端運動，并在冷端堆積，從而在材料內(nèi)部形成電勢差，同時在該電勢差作用下產(chǎn)生一個反向電荷流，當(dāng)熱運動的電荷流與內(nèi)部電場達(dá)到動態(tài)平衡時，半導(dǎo)體兩端形成穩(wěn)定的溫差電動勢，半導(dǎo)體的溫差電動勢較大，可用作溫差發(fā)電器。

根據(jù)溫差電原理制作的溫差電偶，作為電源可以輸出穩(wěn)定的電流，不僅可以帶動小型電動機，還可以點亮LED小燈泡。你想做一個這樣的溫差發(fā)電機嗎？接下來請跟著本文一起實驗吧。

溫差電現(xiàn)象對熱電偶來說是一種可逆的電能內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換效應(yīng)，冷熱水溫差電機演示了內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

如圖所示，由兩種不同的金屬連接構(gòu)成的閉合回路，若兩連接點的溫度不同，則可在回路中形成穩(wěn)定的電流，也就是說，電路內(nèi)存在溫差電動勢，這就是由內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象。本實驗是利用以半導(dǎo)體材料為工作導(dǎo)體的熱電偶（溫差發(fā)電片），在外界存在一定的溫度差時，電路中將產(chǎn)生能驅(qū)動小電機和點亮LED小燈泡的電流。小電機轉(zhuǎn)動和LED小燈泡發(fā)光，直觀地演示了內(nèi)能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象。

溫差發(fā)電片、導(dǎo)熱膏、金屬盒、導(dǎo)線、電動機、LED小燈泡、樂高積木、USB接口、熱熔膠、冷水、熱水。

實驗操作：

1.固定溫差發(fā)電片。將溫差發(fā)電片的兩側(cè)均勻地涂上導(dǎo)熱膏，把溫差發(fā)電片貼在兩金屬盒的側(cè)面，注意溫差發(fā)電片的黑色導(dǎo)線在上方。

2.連接電路。用導(dǎo)線將溫差發(fā)電片與電動機相連，并將扇葉固定到電機軸上。

3.制作支架。用樂高積木（或木塊）制作一個支架，用于固定電動機和USB接口。

4.固定電動機和USB接口。 用熱熔膠把電動機和USB接口固定在積木支架上，注意兩者的距離不要太近。

5.加入冷水和熱水。先往溫差發(fā)電片的右側(cè)金屬盒內(nèi)加入冷水，再往左側(cè)金屬盒內(nèi)加入剛燒開的熱水，可以看到扇葉開始轉(zhuǎn)動，并且可以持續(xù)半個小時左右。

6.將溫差發(fā)電片與電動機相連的導(dǎo)線拆下，改與USB接口的接線柱相連，再將LED小燈泡接入USB接口，可以看到LED小燈泡發(fā)光了，并且可以持續(xù)半個小時左右。