सीबेक प्रभाव: तापमान अंतर कसरी बिजुली उत्पन्न गर्छन्
सीबेक प्रभाव एक घटना हो हुन्छ जो तापमान अंतर को विद्युत सीबेक प्रभाव मा र इसको उल्टो बित्ता रूपान्तरण गर्छ। यो नाम जर्मन भौतिकविद थोमास जोहन सीबेकको नाममा राखिएको छ, जसले यो १८२१ मा खोजेको थिए। सीबेक प्रभाव थर्मोकपल, थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर, र स्पिन कलोरिट्रोनिक्सको आधार हुन्छ।
सीबेक प्रभाव क्या हो?
सीबेक प्रभाव दुई अलग अलग चालक वा अर्धचालकहरू जुन एउटै लूपमा जोडिएका छन् र उनीहरूको जोडाहरूमा तापमान अंतर छ भने उनीहरूमा विद्युत संभावना (या वोल्टेज) उत्पन्न हुन्छ। वोल्टेज तापमान अंतरको साथ अनुपातिक रहन्छ र यसको उपयोग गरिने सामग्री भएको अनुसार फरक पर्छ।
उदाहरणका लागि, एउटा थर्मोकपल एउटा उपकरण हो जसले सीबेक प्रभावलाई उपयोग गरेर तापमान माप्छ। यो दुई अलग धातुहरू (जस्तै कप्पर र लोहा) बनेका तारहरू जसको दुई छोर जोडिएका छन्। एउटा छोर गर्म स्रोत (जस्तै शिखा) मा र अर्को छोर ठंडा (जस्तै बर्फको पानी) मा राखिएको छ। छोरहरूको बीचको तापमान अंतर तारहरूमा वोल्टेज उत्पन्न गर्छ, जसलाई एउटा वोल्टमीटरले माप्न सकिन्छ।
सीबेक प्रभावलाई गँडफल तापलाई विद्युत उत्पन्न गर्न उपयोग गर्न सकिन्छ। एउटा थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर एउटा उपकरण हो जसमा धेरै थर्मोकपलहरू श्रेणीको वा समानांतर जोडिएका छन्। थर्मोकपलहरूको गर्म छोर एउटा ताप स्रोत (जस्तै इंजन वा फर्नेस) सँग र ठंडा छोर एउटा ताप निकासी (जस्तै हवा वा पानी) सँग जोडिएको छ। छोरहरूको बीचको तापमान अंतर एउटा वोल्टेज उत्पन्न गर्छ जसले विद्युत लोड (जस्तै बल्ब वा पंखा) पावर दिन सक्छ।
सीबेक प्रभाव कसरी काम गर्छ?
सीबेक प्रभाव चालक र अर्धचालकहरूमा इलेक्ट्रानहरूको व्यवहार द्वारा समझिन सकिन्छ। इलेक्ट्रानहरू ऋणात्मक आवेश युक्त कणहरू हुन्छन् जसहरूले यी सामग्रीहरूमा स्वतन्त्र रूपमा चल्न सक्छन्। जब एउटा चालक वा अर्धचालक गर्म भयो भने त्यसका इलेक्ट्रानहरूले अधिक गतिज ऊर्जा प्राप्त गर्छन् र त्यसले तिनीहरूलाई तेजी साथ चल्न गर्छ। यो उनीहरूलाई गर्म क्षेत्रबाट ठंडा क्षेत्रमा विस्तार गर्न लाग्छ, जसले एउटा विद्युत धारा उत्पन्न गर्छ।
तर, अलग अलग सामग्रीहरूमा अलग अलग संख्या र प्रकारका इलेक्ट्रानहरू चालनको लागि उपलब्ध छन्। केही सामग्रीहरूमा अन्य भन्दा धेरै इलेक्ट्रानहरू छन्, र केहीमा इलेक्ट्रानहरू अन्य भन्दा अलग घुमाव ओरिएन्टेशन छन्। घुमाव इलेक्ट्रानहरूको एउटा क्वांटम गुण हो जसले तिनीहरूलाई छोटो चुंबक जस्तै व्यवहार गर्न लाग्छ। जब दुई सामग्रीहरू अलग इलेक्ट्रान विशेषताहरूसँग जोडिएका छन्, त्यसपछि उनीहरू एउटा इन्टरफेस बनाउँछन् जहाँ इलेक्ट्रानहरू ऊर्जा र घुमाव बिनिमय गर्छन्।
सीबेक प्रभाव भएको छ जब दुई ऐसे इन्टरफेसहरूलाई तापमान अंतर दिइन्छ। गर्म इन्टरफेसको इलेक्ट्रानहरू उष्मा स्रोतबाट अधिक ऊर्जा र घुमाव प्राप्त गर्छन् र लूप द्वारा ठंडा इन्टरफेसको इलेक्ट्रानहरूलाई उनीहरू दिन्छन्। यो इन्टरफेसहरूको बीच आवेश र घुमावको असंतुलन बनाउँछ, जसले विद्युत संभावना र एउटा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्छ। विद्युत संभावना लूप मार्फत विद्युत धारा चलाउँछ, तर चुंबकीय क्षेत्र यसको नजिक राखिएको एउटा दिगदर्शक निडल टाउँछ।
सीबेक प्रभावको अनुप्रयोग के हुन्छन्?
सीबेक प्रभावको विज्ञान, अभियान्त्रिकी, र प्रौद्योगिकीमा धेरै अनुप्रयोगहरू छन्। केही उनीहरू यस प्रकार हुन्छन्:
थर्मोकपल: यी उपकरणहरू सीबेक प्रभावलाई उपयोग गरेर उच्च योग्यता र संवेदनशीलताले तापमान माप्छन्। यी उपकरणहरू उद्योग, प्रयोगशाला, र घरहरूमा विभिन्न उद्देश्यको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै ओवन नियन्त्रण, इंजन निरीक्षण, शरीर तापमान माप, आदि।
थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर: यी उपकरणहरू सीबेक प्रभावलाई उपयोग गरेर विशेष अनुप्रयोगको लागि गँडफल तापलाई विद्युतमा रूपान्तरण गर्छन्, जस्तै अंतरिक्ष यान, दूरस्थ सेन्सर, चिकित्सा इम्प्लान्ट, आदि।
स्पिन कलोरिट्रोनिक्स: यो भौतिकीको एउटा शाखा हो जसले चुंबकीय सामग्रीहरूमा ताप र घुमावको बीचको अन्तरको अध्ययन गर्छ। सीबेक प्रभाव यस क्षेत्रमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, किनकि यसले तापमान ढालबाट स्पिन धारा र वोल्टेज उत्पन्न गर्छ। यो नयाँ उपकरणहरूको लागि जानकारी चलान र संचयनको लागि नयाँ उपकरणहरू, जस्तै स्पिन बैटरी, स्पिन ट्रान्जिस्टर, स्पिन वाल्व, आदि बनाउन सक्छ।
सीबेक प्रभावको फाइदा र सीमाहरू के हुन्छन्?
सीबेक प्रभावको केही फाइदा र सीमाहरू छन् जसले यसको प्रदर्शन र दक्षतालाई प्रभावित गर्छ। केही उनीहरू यस प्रकार हुन्छन्:
फाइदा: सीबेक प्रभाव सरल, विश्वसनीय, र बहुमुखी छ। यसलाई कुनै गतिशील भाग वा बाहिरी शक्ति स्रोत आवश्यक छैन। यसले विस्तृत तापमान र सामग्रीको रेंजमा काम गर्छ। यसले निम्न ग्रेड तापलाई विद्युत उत्पन्न गर्न सक्छ जो अन्यथा गँडफल हुन्थ्यो।
सीमा: सीबेक प्रभाव सामग्रीहरूको उपलब्धता र संगतताले सीमित छ। यसले उच्च विद्युत चालन र निम्न तापीय चालन भएका सामग्रीहरूको आवश्यकता छ जसले उच्च वोल्टेज र निम्न ताप निकासी उत्पन्न गर्छ। यसले अलग
