Эффект Себека

Эффект Зеебека - это явление, при котором между концами проводника возникает напряжение, когда температура на одном конце отличается от температуры на другом конце. Он назван в честь немецкого физика Томаса Иоганна Зеебека, который впервые описал его в начале 19-го века.

Что такое эффект Зеебека?

Эффект Зеебека основан на том факте, что движение носителей заряда, таких как электроны, в проводнике генерирует тепло. Когда разность температур прикладывается к проводнику, носители заряда на горячем конце имеют больше кинетической энергии, чем на холодном конце, что приводит к нетто-потоку заряда от горячего конца к холодному. Этот поток заряда создает напряжение на проводнике, которое можно измерить с помощью вольтметра.

Величина напряжения, генерируемого эффектом Зеебека, пропорциональна разности температур на проводнике и свойствам самого проводника. Разные материалы имеют разные коэффициенты Зеебека, которые описывают напряжение, генерируемое на единицу разности температур.

Эффект Зеебека является основой работы термоэлектрических генераторов, которые являются устройствами, преобразующими тепло в электричество. Они работают, используя эффект Зеебека для генерации напряжения на проводнике, а затем используют это напряжение для создания тока через внешнюю нагрузку, такую как лампочка или аккумулятор.

Коэффициент Зеебека:

Коэффициент Зеебека - это напряжение, возникающее между двумя точками проводника, когда между ними поддерживается разность температур 1° Кельвина. При комнатной температуре одна такая комбинация меди и константана имеет коэффициент Зеебека 41 микровольт на Кельвин.

S = ΔV/ΔT = (Vcold − Vhot)/(Thot-Tcold)

Где,

• ΔV обозначает разность напряжений, полученную путем введения небольшого изменения температуры (ΔT) вдоль материала.

• ΔV определяется как напряжение на холодном конце минус напряжение на горячем конце.

Если разница между Vcold и Vhot отрицательная, коэффициент Зеебека отрицательный.

Если ΔT считается малым.

Таким образом, мы можем определить коэффициент Зеебека как первую производную от созданного напряжения по температуре:

S = d V /d T

Спиновый эффект Зеебека:

Однако в 2008 году было обнаружено, что при нагревании магнитного металла его электроны перестраиваются в зависимости от их спина. Однако эта перестройка не была ответственна за генерацию тепла. Это явление называется спиновым эффектом Зеебека. Этот эффект был использован для создания быстрых и эффективных микропереключателей.

Почему коэффициент Зеебека увеличивается с повышением температуры?

Электропроводность увеличивается с ростом температуры, показывая полупроводниковые характеристики. Высокий коэффициент Зеебека и низкая электропроводность CuAlO2 обусловлены высокой эффективной массой дырок заряда.

Какой датчик обнаруживает эффект Зеебека?

Термопара - это электрическое устройство, состоящее из двух соединенных вместе различных металлических контактов. Она используется в качестве датчика температуры. Она работает на принципе эффекта Зеебека.

Применение эффекта Зеебека:

• Термоэлектрические генераторы имеют множество потенциальных применений, включая генерацию электроэнергии для удаленных или автономных мест, утилизацию отходящего тепла и измерение температуры. Они особенно полезны в ситуациях, когда другие формы генерации электроэнергии не практичны, такие как на космических аппаратах или в удаленных районах, где доступ к топливу ограничен.

• Эффект Зеебека часто используется в термопарах для измерения изменений температуры или для активации электрических переключателей, которые включают или выключают систему. Часто используемые комбинации металлов в термопарах включают константан / медь, константан / железо, константан / хром и константан.

• Эффект Зеебека используется в термоэлектрических генераторах, которые служат тепловыми двигателями.

• Они также используются на некоторых электростанциях для преобразования отходящего тепла в дополнительную электроэнергию.

• Помимо использования в термоэлектрических генераторах, эффект Зеебека и связанные с ним явления, такие как эффект Пельтье и эффект Томсона, имеют множество других применений в областях, таких как термометрия и термофизика. Они также используются в исследовании термоэлектрических материалов и устройств.

Ограничения эффекта Зеебека:

Одним из недостатков термоэлектрических генераторов является их низкая эффективность. Эффективность термоэлектрического генератора обычно измеряется его фигурирующим достоинством, которое является мерой способности устройства преобразовывать тепло в электроэнергию. Большинство термоэлектрических генераторов имеют фигурирующее достоинство менее 1, что означает, что они преобразуют менее 1% поглощенного ими тепла в электроэнергию. Эта низкая эффективность ограничивает практические применения термоэлектрических генераторов, но исследователи работают над разработкой новых материалов и конструкций, которые могут улучшить их эффективность в будущем.

Заявление: Уважайте оригинальное, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.