Efekt Seebecka

Seebeckov učinak je pojava u kojoj se generira napon između krajeva vodilja kada temperatura na jednom kraju različita od temperature na drugom kraju. Nazvan je po njemačkom fizičaru Thomasu Johannu Seebecku, koji ga je prvi opisao u ranom 19. stoljeću.

Definicija Seebeckovog učinka?

Seebeckov učinak temelji se na činjenici da se gibanje nositelja naboja, poput elektrona, u vodilju proizvodi toplina. Kada se temperaturna razlika primijeni na vodilj, nositelji naboja na toplom kraju imaju više kinetičke energije od onih na hladnom kraju, što dovodi do neto toka naboja s toplog kraja prema hladnom kraju. Taj tok naboja stvara napon preko vodilja, koji se može mjeriti pomoću voltmetra.

Veličina napona generiranog Seebeckovim učinkom proporcionalna je temperaturnoj razlici preko vodilja i svojstvima samog vodilja. Različiti materijali imaju različite Seebeckove koeficijente, koji opisuju napon generiran po jedinici temperaturne razlike.

Seebeckov učinak je osnova rada termoelektričnih generatora, koji su uređaji koji pretvaraju toplinu u struju. Rade tako što koriste Seebeckov učinak za generiranje napona preko vodilja, a zatim taj napon koriste za pokretanje struje kroz vanjsku opterećenje, poput svjetiljke ili baterije.

Seebeckov koeficijent:

Seebeckov koeficijent je napon proizveden između dvije točke na vodilju kada se održava temperaturna razlika od 1° Kelvina između njih. Na sobnoj temperaturi, jedna takva kombinacija bakra i konstantana ima Seebeckov koeficijent od 41 mikrovolti po Kelvinu.

S = ΔV/ΔT = (Vhlad − Vtopl)/(Ttopl-Thlad)

Gdje,

• ΔV označava razliku napona dobivena uvodenjem malog promjene temperature (ΔT) duž materijala.

• ΔV definiran je kao napon na hladnoj strani minus napon na toplom strani.

Ako je razlika između Vhlad i Vtopl negativna, Seebeckov koeficijent je negativan.

Ako se smatra da je ΔT mali.

Stoga možemo definirati Seebeckov koeficijent kao prvu derivaciju proizvedenog napona s obzirom na temperaturu:

S = d V /d T

Spin Seebeckov učinak:

No, 2008. godine otkriveno je da kada se toplina primijeni na magnetski metal, njegovi elektroni preuređuju se prema svojoj spinu. Međutim, ta preuredba nije bila odgovorna za generiranje topline. Ova pojava je ista kao spin Seebeckov učinak. Taj učinak je korišten u izradi brzih i učinkovitih mikropreklapača.

Zašto Seebeckov koeficijent raste s porastom temperature?

Električna provodljivost raste s porastom temperature, pokazujuci karakteristike poluprovodnika. Visok Seebeckov koeficijent i niska električna provodljivost CuAlO2 su posljedica visoke efektivne mase punica naboja.

Koji senzor detektira Seebeckov učinak?

Termopar je električni uređaj koji se sastoji od dvije spojnice različitih metala spojenih zajedno. Koristi se kao senzor temperature. Funkcionira na principu Seebeckovog učinka.

Primjene Seebeckovog učinka:

• Termoelektrični generatori imaju brojne potencijalne primjene, uključujući proizvodnju energije za udaljene ili neuvrštena lokacija, oporavak ostataka topline i mjerenje temperature. Posebno su korisni u situacijama gdje druge forme proizvodnje energije nisu praktične, poput svemirske tehnologije ili u udaljenim područjima gdje je pristup gorivu ograničen.

• Ovaj Seebeckov učinak često se koristi u termoparima za mjerenje varijacija temperature ili aktiviranje električnih preklapača koji uključuju ili isključuju sustav. Uobičajene kombinacije metala u termoparima uključuju konstantan / bakar, konstantan / željezo, konstantan / hrom i konstantan.

• Seebeckov učinak se koristi u termoelektričnim generatorima, koji služe kao toplinska motora.

• Ti se također koriste u nekim elektranama za pretvorbu ostataka topline u dodatnu energiju.

• Osim u termoelektričnim generatorima, Seebeckov učinak i srodne pojave, poput Peltierovog i Thomsonovog učinka, imaju brojne druge primjene u područjima poput termometrije i termofizike. Koriste se i u studijama termoelektričnih materijala i uređaja.

Ograničenja Seebeckovog učinka:

Jedna nedostatak termoelektričnih generatora je da nisu vrlo učinkoviti. Učinkovitost termoelektričnog generatora tipično se mjeri njegovom vrijednosti merituma, koja je mjera sposobnosti uređaja da pretvori toplinu u struju. Većina termoelektričnih generatora ima vrijednost merituma manju od 1, što znači da pretvaraju manje od 1% apsorbirane topline u struju. Niska učinkovitost ograničava praktične primjene termoelektričnih generatora, ali istraživači rade na razvoju novih materijala i dizajna koji bi mogli poboljšati njihovu učinkovitost u budućnosti.

Izjava: Pozdravljamo original, dobre članke vrijedi podijeliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molimo o brisanje.