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体温发电手电筒

加拿大15岁女生利用热电效应,发明了这个只要用手攥着就可以发光的手电筒。这是2013年 “Google Science Fair” 参赛作品。9月份,她将与其他14位选手到加州参加决赛,获胜者将参加国家地理远征,前往巴哥群岛10天,并获得5万美金奖学金。很遗憾,中国地区貌似没有人晋级(我怀疑是不是连参加的都没有啊)。

热电效应是通过热电装置,当其两端存在温度差的时候,产生电压的现象。不同的金属导体(或半导体)具有不同的自由电子密度,当两种不同的金属导体相互接触时,在接触面上的电子就会扩散以消除电子密度的差异。而电子的扩散速率与接触区的温度成正比,所以只要维持两金属间的温差,就能使电子持续扩散,在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。由此产生的电压通常每开尔文温差只有几微伏,这一效应被称为塞贝克效应。塞贝克效应通常应用于热电偶,用来直接测量温差,或者将金属的一端设定到已知温度来测另一端的温度。当几个温差电偶连接在一起时叫做热电堆,用来制造更大的电压。塞贝克效应还可以用来鉴定合金的成分:将未知金属和已知金属连接,并保持温度不变,根据测得的电压可以算出未知金属的塞贝克系数,从而判断它的材料。

这个手电筒的手柄用铝管打造,中间空心,通过冷热空气自由交换降低内部温度。只要有5摄氏度的温差,就可以产生5.4mW的电压驱动手电筒中的LED灯发出亮光。

这里是发明者对手电筒的介绍视频。



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