应用物理综合性设计性实验大型训练报告.doc

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1、《综合性设计实验》实习报告题　　目：　综合性设计性实验大型训练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　院　　系：　　　　数理学院　　　　专业年级：　　应用物理学11231班　　学生姓名：　陈涛　学号：201131802014年7月9日目录一、设计性实验项目11、能量转换-热电效应12、能量转换-太阳能装置53、能量装换-量热器装置74、能量转换-电热等效装置10二、综合性实验项目135、能量转换-发电机装置136、能量装换-飞轮装置17三、实验体会21设计性实验项目1、能量转换-热电效应（1）、实验目的1、了解温差发电的基本原理2、利用热电效应装置

2、验证热力学第一定律3、学会使用PASCOCapstone软件及850接口记录处理实验数据（2）、实验原理一、温差发电温差热发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在朗肯循环基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术。主要是利用塞贝尔效应，将热能直接转换为电能。以半导体温差发电模块为基础制造的半导体发电机,只要半导体两端存在温差即可发电，如下图1.1。图1.1温差发电示意图二、热电效应热电效应装置主要设备如下图：图1.2热电效应装置PASCOCapstone软件将测量两个块温差片（Thot和Tcold

3、）的温度，负载电阻两端的电压U，通过负载电阻的电流I。从这些测量结果就会使两个计算，温度差（△T）和输出功率（P），利用下面的公式：（1-1）（1-2）三、热力学第一定律在热力学中，系统发生变化时，设与环境之间交换的热为Q（吸热为正，放热为负），与环境交换的功为W（对外做功为负，外界对物体做功为正），可得热力学能（亦称内能）的变化为（1-3）（3）、实验器材热电效应装置、电源（18VDC、5A）、电压电流传感器、四端口温度传感器、快响应温度探头、导线若干、850接口、PASCOCapstone软件（4）、实验内容1、输入电源：将热泵/热机切换到空挡位置（

4、垂直向上）。使用香蕉跳线到电路板的输入电源端子连接电源，注意极性；2、温度：连接从温度端口的电缆连接到四路温度传感器。连接冷侧通道1的传感器和热端的通道2；3、电压：连接电压电流传感器的电压导致主板上的电压端口。注意极性。4、电流：从电压电流传感器的电流输入连接单独的红色和黑色的香蕉跳线到主板上的当前端口。注意极性；5、计算机：通过PASCOCapstone接口连接传感器到计算机；6、设置在电源电压至约6伏。将开关设置为热泵模式约2秒钟，然后将其返回到中立位置。如果电压/电流传感器会发出哔声，则电流过高(I>1A)，应该降低电压；图1.3实验电路图7、点

5、击开始按钮。PASCOCapstone软件中会显示实时温度读数的数字显示，但它不会开始录制，观察温差片的两侧的温度;双方应接近室温；8、将输出负载跳线连接到端子D（此时电阻约为0Ω），点击记录并及时将开关设置为热泵模式。观看的两个块温差片之间的温度差△T；9、当△T达到35℃时，改变开关到热机模式。温差将开始减少，当△T低于5°C，停止数据记录；10、断开开关，拆下绝热棉，将温差片冷却至室温；11、改变输出负载为10Ω、30Ω，重复实验步骤7、8、9、10。（5）、数据记录与处理实验数据记录如下图：图1.4实验数据记录由图中可知1、在电路的I-t曲线中，

6、在开关处于热泵模式时电路中电流I>0，电流随着时间的增加逐渐减小；在电路开关处于热机模式时电路中电流I<0，电流随着时间的增加逐渐增大，随着温差的减小而趋于0。2、在电路的U-t曲线中，在开关处于热泵模式时温差片两端电压U>0，电压随着时间的增加趋于稳定，此段时间温差片作为负载消耗能源，因此两端电压趋于稳定；在电路开关处于热机模式时电路中负载电压U>0，此段时间，温差片作为电源为负载电阻提供电源，电压随着时间的增加逐渐减小，随着温差的减小而趋于0。3、在△T-t曲线中，在开关处于热泵模式时，温差逐渐增大，当△T大于35°时，将开关调至热机模式，此后随着时

7、间的增加，温差逐渐的减小。当R=30Ω时开关处于热泵模式时由P-t曲线可得当开关处于热机模式时由P-t曲线中可得：在实验误差允许的情况下所以由实验验证了热力学第一定律。能量转换-太阳能装置（1）、实验目的1、了解太阳能热能的基本原理2、练习使用PASCOCapstone软件及850接口记录处理实验数据（2）、实验原理太阳热能简称太阳能，太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳能装置中的能量变化有盖子：(2-1)无盖子：(2-2)其中c代表空气

8、的比热容，m代表装置内空气的质量，△t代表装置内温度的变化。（3）、实验器材太阳