ما هو تأثير تومسون؟

ما هو تأثير تومسون؟

تعريف تأثير تومسون

تأثير تومسون هو جزء مهم من ظاهرة الكهرباء الحرارية، والتي تصف ظاهرة امتصاص أو إطلاق الحرارة في الموصل (أو نصف الموصل) في وجود تدرج درجة حرارة عندما يمر تيار كهربائي عبر الموصل.

مبدأ العمل

عند مرور تيار كهربائي عبر موصل بوجود تدرج درجة حرارة، تتعرض الإلكترونات (أو حاملات الشحنة الأخرى) لبيئة حرارية مختلفة أثناء حركتها. بما أن حاملات الشحنة لها حالات طاقة مختلفة عند درجات حرارة مختلفة، فإنها تطلق بعض الطاقة (طاقية خارجة) عندما تتحرك من المنطقة ذات درجة الحرارة العالية إلى المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة، وتمتص طاقة (طاقية داخلية) عندما تتحرك من المنطقة ذات درجة الحرارة العالية. يمكن وصف هذا الظاهرة باستخدام معامل تومسون (Σ) لتكميم، والذي يحدد التغير في الحرارة المولدة عندما يمر وحدة من التيار عبر تدرج درجة حرارة الوحدة.

P T هو القوة الحرارية لكل وحدة طول؛

Σ هو معامل تومسون

I∇ هو شدة التيار

∇T هو تدرج درجة الحرارة

الصيغة الرياضية لتأثير تومسون

P T هي القوة الحرارية لكل وحدة طول؛

Σ هو معامل تومسون

I∇ هي شدة التيار

∇T هو تدرج درجة الحرارة

تطبيقات

• مبردات كهروحرارية: رغم أنها تعتمد بشكل أساسي على تأثير بيلتييه، إلا أن فهم تأثير تومسون مهم جداً لتصميم مبردات كهروحرارية فعالة.

• المولدات الكهروحرارية: يعتبر تأثير تومسون عاملاً يجب أخذه بعين الاعتبار عند تطوير المولدات الكهروحرارية لتحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء.

• بحث المواد الكهروحرارية: يوفر تأثير تومسون أساساً نظرياً مهماً لتطوير مواد كهروحرارية جديدة.