Het Seebeck & Peltier Effect: Temperatuurverschil en Elektriciteit
Wek elektriciteit op uit het temperatuurverschil tussen heet water en ijsblokjes met een thermo-elektrisch element.
- Groep:
- groep 7, groep 8
- Tijdsduur:
- 60 minuten
- Niveau:
- gevorderd
- Groepsvorm:
- groepjes
Wat heb je nodig?
- Peltier / TEG element (TEC1-12706 of vergelijkbaar)
- Twee aluminium bekers of koellichamen
- Warm water (thermoskan) en ijsblokjes
- Digitale multimeter met meetklemmen
- Laagspannings-elektromotortje (solar motor) met propellerblad
- 1.5V batterij met batterijhouder
- 2 (meegeleverde) plastic bekertjes om de aluminium poten in onder te dompelen
- Thermometer (digitaal of infrarood)
Wat leer je?
- Inzicht krijgen in thermo-elektriciteit (Seebeck-effect voor energieopwekking en Peltier-effect voor solid-state koeling)
- Begrijpen hoe warmtestroom (entropie) elektronen door halfgeleidermaterialen stuwt
- Leren werken met multimeters, spanning, stroomsterkte en dataverwerking bij temperatuurverloop
⚠️ Let op — Veiligheid
Laat de leerkracht het warme water schenken. Laat het Peltier-element bij aansluiting op een batterij niet langer dan 10 seconden zonder koellichaam draaien om oververhitting te voorkomen.
Stappenplan
Wist je dat je een klein ventilatortje kunt laten draaien puur door warm water en ijs bij elkaar te brengen, zonder batterij of stopcontact? En omgekeerd: als je stroom op een thermo-elektrisch element zet, wordt de ene kant koud terwijl de andere kant warm wordt. Dit samenspel tussen warmtestroom en elektronenstroom heet het Seebeck- en Peltier-effect. In deze proef gebruiken leerlingen een thermo-elektrische generator (met daarin een thermokoppel tussen twee aluminium 'poten') en onderzoeken ze hoe een temperatuurverschil in stroom kan worden omgezet.
- 1
De opstelling voorbereiden. Zet de twee meegeleverde plastic bekertjes klaar en vul ze met zo'n 5 tot 7,5 cm water. Dompel elke aluminium 'poot' van de thermo-elektrische generator in een eigen bekertje water (geen koelpasta nodig: de poten worden rechtstreeks in het water gedompeld).
- 2
Nulmeting. Vul beide bekertjes eerst met water van dezelfde temperatuur en observeer: zonder temperatuurverschil gebeurt er niets, het ventilatortje op het apparaat blijft stilstaan.
- 3
Warmte en kou toevoegen. Vul één bekertje met heet water en het andere met ijswater (of een ander flink temperatuurverschil). Wacht een paar minuten: bij een groot genoeg verschil begint het ingebouwde ventilatortje vanzelf te draaien.
- 4
Meten met de 4 mm-aansluitingen. Sluit een multimeter (of stroommeter) aan op de 4 mm DC-aansluitingen aan de zijkant van het apparaat om de opgewekte spanning te meten. Met het schakelaartje kun je de stroom omleiden naar deze aansluitingen. Meet hoe de spanning verandert terwijl het hete water afkoelt en het ijs smelt, en draai de bekertjes om om te zien wat er met de stroomrichting gebeurt.
- 5
Het omgekeerde effect testen (Peltier-effect). Sluit in plaats van een meter een gelijkstroombron (tot 6V) aan op dezelfde 4 mm-aansluitingen. Voel voorzichtig aan beide aluminium poten: de ene wordt kouder, de andere warmer — het Peltier-effect, het omgekeerde van wat je in stap 3 zag.
Voorbeelden
