Maquette Thermoéléctricité 08169

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Présentation
Maquette
Thermoéléctricité
08169
DIDACTIK • CS 80609 • 57206 SARREGUEMINES Cedex France
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NOTICE
ÉQUIPEMENT PÉDAGOGIQUE SCIENTIFIQUE

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Présentation
1 - Introduction
Cette maquette permet d’aborder différentes notions et expériences qui mettent en jeu les
effets thermoélectroniques.
Il s’agit en particulier de présenter l’effet Seebeck et son expérience historique, la notion de
thermocouple et ce qui la caractérise.
En relation annexe à ces phénomènes, le dispositif sert aussi à mettre en évidence les effets
magnétiques d’un conducteur parcouru par un courant (champ créé par un conducteur
«rectiligne» ou une spire).
La polyvalence de la maquette permet ainsi de mettre en relation observations expérimentales
et interprétation expérimentale, en mesurant les grandeurs physiques associées.
Elle offre la possibilité de :
– réaliser l’expérience historique de Seebeck
– mettre en relation observation, effet magnétique, passage d’un courant, existence d’une
d.d.p.
– présenter la notion de thermocouple et les caractéristiques de l’effet thermoélectrique
associées :
■influence de la différence de température entre les jonctions ;
■influence de la nature des métaux qui la composent
2 - Contenu de l’emballage
■un support en bois
■une plaque de fer
■une plaque d’aluminium
■un pont en cuivre
■une aiguille aimantée
■une notice
Caractéristiques
■Support en bois
■Plaques en aluminium et fer muni de raccord pour cordons Ø 4 mm
■Pont en cuivre
■Dimensions (Lxhxh) : 220 x 80 x 175 mm

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Descriptif
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(1) : Borne A (7) : Plaque de fer avec bornes B et C
(2) : Borne B (8) : Écrous de fixation au statif vertical (x2)
(3) : Jonction froide (T1), vis + écrou (9) : Aiguille aimantée sur socle
(4) : Plaque d’aluminium (10) : Statif vertical avec socle
(5) : Plaque de cuivre (en U renversé) (11) : Borne C
(6) : Jonction chaude (T2), vis + écrou
Montage
■ Le dispositif est immédiatement prêt à l’emploi.
■ Selon l’expérience, choisir la plaque d’aluminium (la plus légère) ou la plaque de fer (la
plus lourde). Poser la plaque choisie sur les deux vis situées à la partie supérieure du
statif (10) et visser les écrous (8).
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Utilisation
1. Remarques pratiques importantes
Au cours de ces expériences, on est amené à chauffer la partie (6) de la maquette, appelée
pour cela jonction chaude.
rQuelques secondes (de l’ordre de 5 s) peuvent suffire pour observer le
phénomène, selon le type de brûleur utilisé. On veillera ainsi à ne pas
prolonger inutilement le chauffage.
rLa flamme du brûleur doit être bien réglée (en «fuseau») et localisée au
niveau de la jonction chaude.
rIl est possible de chauffer la jonction chaude (6) par-dessus ou par-dessous
la plaque. Dans ce dernier cas, on fera attention à ce que la flamme soit bien
localisée et dirigée vers la jonction, afin de ne pas brûler accidentellement
la partie supérieure en bois du statif (10). Aussi, il est plus sûr de chauffer
par le dessus.
rL’ensemble du dispositif étant constitué de pièces métalliques, il se produit
un échauffement normal, non négligeable des autres pièces, par conduction
thermique. Par conséquent, on n’oubliera pas que, même après chauffage,
la maquette peut comporter des parties brûlantes qu’il convient évidemment
de ne pas toucher (à l’image d’un tube à essais qui a été chauffé !).
2. Expérience historique de Seebeck
2.1. Matériel nécessaire
■ Maquette sur pied avec :
– la plaque d’aluminium (4),
– la plaque de cuivre (5) fixée à l’aide des 2 vis-écrous moletés (3 et 6) sur la plaque (4),
– l’aiguille aimantée (9).
■ Source de chaleur (non fournie) : type Micro brûleur ref. 02995 ou Bec Bunsen (bien
réglé)
2.2. Aspect historique
Il s’agit de réaliser l’expérience historique de Seebeck, réalisée en 1821.
– Il utilise un montage semblable à celui de la maquette (ci-contre) : une spire est réalisée
en reliant deux métaux différents, ici du cuivre (5) et de l’aluminium (4). Ce qui constitue
deux jonctions Cu-Al (une froide (3), une chaude (6)).
– Il y place au centre une aiguille aimantée (9).
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[Utilisation]
– Il chauffe l’une des deux jonctions Cu-Al : la jonction (6) est prévue à cet effet (fi gure
ci-dessus), l’autre (3) est laissée à la température ambiante.
– Il observe alors une rotation de l’aiguille aimantée dans un certain sens.
2.3. Mode opératoire : réalisation de l’expérience historique
– S’assurer que le dispositif ne se trouve pas dans un environnement magnétique parasite,
susceptible de perturber l’expérimentation.
– Réaliser la spire Cu-Al (4 + 5) qui constitue alors un circuit fermé (voir fi gure ci-dessus).
Veiller à serrer convenablement les écrous (3 et 6) afi n qu’il y ait un bon contact électrique,
condition nécessaire à la réussite de l’expérience.
– Placer l’aiguille aimantée (9) sous la plaque de cuivre (5), au centre de la spire.
– Orienter la plaque de cuivre (5) parallèlement à l’aiguille aimantée.
– Chauffer la jonction Cu-Al (6) à l’aide d’un brûleur, le temps juste nécessaire (Revoir au
besoin : Utilisation §1) à une observation nette de la rotation de l’aiguille aimantée
dans un certain sens : une rotation de 30° correspond à un résultat probant.
3. Interprétation de l’effet Seebeck et mesures associées
3.1. Matériel nécessaire
■ Maquette sur pied avec :
– la plaque d’aluminium (4),
– la plaque de cuivre (5) fi xée à l’aide d’une seule vis moletée (6) sur la plaque (4),
– l’aiguille aimantée (9).