A1  ^?? Подключите к элементу Пельтье омметр. Запишите его показания. Дайте объяснение тому, что при изменении полярности подключения омметра его показания изменяются. Что нужно сделать, чтобы этого не происходило? Проведите соответствующие измерения и запишите значение полученного сопротивления элемента Пельтье.

При подключении омметра к элементу Пельтье через него протекает электрический ток, что приводит к охлаждению одной из поверхностей и нагреву второй. Возникающая термо-ЭДС может изменять показания омметра в широком диапазоне значений. При смене полярности термо-ЭДС меняет свое направление, что приводит к изменению показаний омметра.

Если поместить элемент Пельтье в емкость с водой, то температура на обеих поверхностях будет одинакова, и термо-ЭДС возникать не будет, а, следовательно, показания омметра будут одинаковыми для обеих полярностей. Показания омметра в таком случае будут являться суммой сопротивления проводов и сопротивления элемента Пельтье.$$R=4.2~Ом,~~~R_{пр}=1.3~Ом$$Тогда:$$R_{эл}=R-R_{пр}=2.9~Ом \tag{4}$$

A2  ^?? Поместите в емкость с холодной водой радиатор таким образом, что его плоская поверхность на $2~мм$ возвышалась над водой. На верхнюю поверхность радиатора нанесите каплю термопасты и положите на нее элемент Пельтье (см. рисунок 2). Для обеспечения хорошего теплового контакта необходимо, чтобы термопаста покрывала всю площадь контакта. На верхнюю поверхность элемента Пельтье нанесите еще одну каплю термопасты и погрузите в нее чувствительный элемент термометра. Подключите к элементу Пельтье источник питания в такой полярности, чтобы верхняя поверхность элемента Пельтье охлаждалась при протекании электрического тока. Измерьте зависимость установившейся температуры верхней поверхности элемента Пельтье $T$ от силы протекающего тока $I$. Не превышайте значение тока в $4.5~А$. Одновременно с этим записывайте значения напряжения, падающего на элементе Пельтье. Не ждите установления показаний термометра очень долго, чтобы сохранить практически неизменной температуру нижней поверхности элемента Пельтье (температуру воды в емкости).

Измерим комнатную температуру $T_{0}=21.0~{ }^{\circ} \mathrm{C}$. Соберем установку, описанную во втором пункте условия, и измерим зависимость температуры холодной поверхности элемента Пельтье от силы тока, текущего через него. Также будем записывать показания напряжения источника $U$ в момент установления температуры.

A3  ^?? Постройте график зависимости установившейся температуры $T$ от силы тока $I$, протекающего через элемент Пельтье.

Построим график зависимости установившейся температуры холодной поверхности элемента Пельтье от силы тока, текущего через него.

A4  ^?? Используя результаты пункта A2, проверьте выполнимость описанной модели во всем диапазоне температур.

Для проверки модели, указанной в условии, построим исследованную зависимость в предполагаемых линеаризованных координатах $\dfrac{T_{0}-T}{I}(I)$. Видно, что измеренная зависимость хорошо описывается указанной моделью только в области большой разности температур поверхностей элемента Пельтье. Это связано с тем, что температура нижней поверхности немного изменяется в течение эксперимента, что влияет на поток тепла, идущий от нижней поверхности к верхней в течение эксперимента за счет теплопроводности. Это особенно заметно при повторном измерении зависимости установившийся температуры от силы тока, когда сила тока в процессе измерений уменьшается от максимального значения к минимальному.

A5  ^?? Измерьте зависимость $\mathcal E_T$ от разности температур холодной и горячей поверхности элемента Пельтье. Для обеспечения хорошего теплового контакта поверхностей элемента Пельтье с горячими и холодными частями установки используйте небольшое количество термопасты. Постройте график измеренной зависимости. Какой функцией можно описать полученные экспериментальные точки? Рассчитайте коэффициенты этой функции.

Для измерения зависимости термо-ЭДС в элементе Пельтье от разности температур нижней и верхней поверхностей соберем установку, в которой, как и в предыдущем пункте, нижняя часть элемента Пельтье будет лежать на радиаторе, помещенном в воду. На верхнюю же часть элемента Пельтье поставим чашку с горячей водой, обеспечив хороший тепловой контакт между дном чашки и поверхностью элемента при помощи термопасты. Будем считать, что температура нижней части элемента будет неизменна в течение эксперимента и равна температуре воды в сосуде, в котором стоит радиатор $\left(T_{0}=21.5~^{\circ} \mathrm{C}\right),$ а температура верхней поверхности элемента будет совпадать с температурой воды в чашке. Будем измерять термо-ЭДС по мере остывания воды в чашке, фиксируя температуру $T_ч$ в ней. Когда скорость остывания станет медленной, будем с помощью шприца добавлять холодную воду в чашку из сосуда, в котором установлен радиатор.

Построим график зависимости термо-ЭДС от разности температур в чашке и сосуде с радиатором.

$T_ч,~^\circ \mathrm{C}$	72.5	70.2	67.3	65.0	62.9	61.2	59.3	58.0	56.2	55.0	53.6	52.3	47.9	46.9	46.0	42.0	41.4	38.7	38.0	35.5
$T_ч - T_0,~^\circ \mathrm{C}$	51.0	48.7	45.8	43.5	41.4	39.7	37.8	36.5	34.7	33.5	32.8	30.8	26.4	25.4	24.5	20.5	19.9	17.2	16.5	14.0
$\mathcal E_T~,мВ$	720	679	644	612	584	554	530	509	488	470	456	433	367	352	339	284	274	240	232	199

График хорошо описывается линейной функцией без смещения. Угловой коэффициент графика составляет:
$$A=14.1~ \frac{мВ}{{ }^{\circ} \mathrm{C}} \tag{5}$$

A6  ^?? Определите коэффициент Пельтье $\Pi$ выданного вам элемента. Для этого используйте результаты пунктов A1 и A3.

Для расчета коэффициента Пельтье найдем силу тока, соответствующего минимальной температуре на графике в пункте A3. В модели, проверенной нами в пункте A4, этот ток отвечает отношению коэффициента Пельтье и внутреннего сопротивления элемента: $$I_{\min }=\frac{\Pi}{R}=2.7~А\tag{6}$$ Окончательно для коэффициента Пельтье получим:$$\Pi=I_{\min } R=7.94~В\tag{7}$$