Hvad er Thomson-effekten?

Hvad er Thomson-effekten?

Definition af Thomson-effekten

Thomson-effekten er en vigtig del af fænomenet termoelektricitet, som beskriver absorption eller frigivelse af varme i en ledere (eller halvleder) i tilstedeværelse af et temperaturgradient, når der føres en elektrisk strøm gennem lederen.

Arbejdsmåde

Når en elektrisk strøm passerer gennem en leder med en temperaturgradient, oplever elektronerne (eller andre ladningsbærere) en forskellig termisk miljø under deres bevægelse. Da bærerne har forskellige energitilstande ved forskellige temperaturer, frigiver de nogle energi (eksotermisk), når de bevæger sig fra den højere temperaturende region til den lavere, og absorberer energi (endotermisk), når de bevæger sig fra den højere temperaturende region. Dette fænomen kan beskrives ved hjælp af Thomson-koefficienten (T) for at kvantificere, hvilken definerer ændringen i det genererede varme, når en enhed af strøm passerer gennem en enhed af temperaturgradient.

P T er den termiske effekt pr. længdeenhed;

Σ er en Thomson-koefficient

I∇ er strømstyrken

∇T er temperaturgradienten

Anvendelse

• Termoelektriske køleelementer: Selvom primært baseret på Peltier-effekten, er forståelsen af Thomson-effekten meget vigtig for design af effektive termoelektriske kølelementer.

• Termoelektriske generatorer: Thomson-effekten er også en faktor, der skal tages i betragtning, når man udvikler termoelektriske generatorer for omvandling af spildvarme til elektricitet.

• Forskning i termoelektriske materialer: Thomson-effekten giver en vigtig teoretisk grundlag for udviklingen af nye termoelektriske materialer.