Hva er Thomson-effekten?

Hva er Thomson-effekten?

Definisjon av Thomson-effekten

Thomson-effekten er et viktig del av fenomenet termoelektrisitet, som beskriver fenomenet med varmeabsorpsjon eller -frigjøring i en ledere (eller halvleder) i tilstedeværelse av en temperaturgradient når en elektrisk strøm passerer gjennom lederen.

Arbeidsprinsipp

Når en elektrisk strøm passerer gjennom en leder med en temperaturgradient, opplever elektronene (eller andre ladningsbærere) en forskjellig termisk miljø under sitt bevegelse. Fordi bærerne har ulike energitilstander ved ulike temperaturer, frigir de noe energi (eksotermisk) når de beveger seg fra høytemperaturregionen til lavtemperaturregionen, og absorberer energi (endotermisk) når de beveger seg fra høytemperaturregionen. Dette fenomenet kan beskrives ved hjelp av Thomsons koeffisient (

T) for å kvantifisere, som definerer endringen i varme generert når en enhet strøm passerer gjennom en enhet temperaturgradient.

Formel for Thomson-effekten

P T er varmekraften per enhetslengde;

Σ er en Thomson-koeffisient

I∇ er strømstyrken

∇T er temperaturgradienten

Anvendelse

• Termoelektriske kjøler: Selv om hovedsakelig basert på Peltier-effekten, er forståelsen av Thomson-effekten viktig for å designe effektive termoelektriske kjøler.

• Termoelektriske generatorer: Thomson-effekten er også en faktor som må tas i betraktning ved utvikling av termoelektriske generatorer for konvertering av spillovarme til elektrisitet.

• Forskning på termoelektriske materialer: Thomson-effekten gir et viktig teoretisk grunnlag for utviklingen av nye termoelektriske materialer.