A Seebeck-effekt

A Seebeck-hatás egy jelenség, amelyben a vezető végpontjai között feszültség keletkezik, ha az egyik végpont hőmérséklete eltér a másik végpont hőmérsékletétől. A német fizikus Thomas Johann Seebeck után nevezték el, aki először leírta ezt a jelenséget a 19. század elején.

Mik a Seebeck-hatás?

A Seebeck-hatás azon tényen alapul, hogy a töltésviszonyok, mint például az elektronok, mozgása a vezetőben melegenerálást eredményez. Ha hőmérsékletkülönbséget alkalmaznak a vezetőn, a forró végponton lévő töltésviszonyok több kinetikai energiával rendelkeznek, mint a hideg végponton lévőek, ami a töltés netto áramlását eredményezi a forró végponttól a hideg végponthoz. Ez a töltésáramlás feszültséget hoz létre a vezetőn, amit voltmeterral mérhetünk.

A Seebeck-hatással generált feszültség nagysága arányos a vezetőn lévő hőmérsékletkülönbséggel és a vezető sajátosságaival. Különböző anyagok különböző Seebeck-együtthatókkal rendelkeznek, amelyek leírják a feszültséget, amit egység hőmérsékletkülönbség esetén generálnak.

A Seebeck-hatás az alapja a termo-elektromos generátorok működésének, amelyek olyan eszközök, amelyek hőt átalakítanak villamos energia formájára. Így használják a Seebeck-hatást, hogy feszültséget generáljanak a vezetőn, majd ezt a feszültséget használják, hogy áramot indítsanak egy külső terhelésen, mint például egy lámpa vagy akkumulátor.

A Seebeck-együttható:

A Seebeck-együttható a feszültség, amely két pont között keletkezik a vezetőben, amikor 1 Kelvin hőmérsékletkülönbséget tartanak fenn ezek között. Javaslati hőmérséklet mellett egy ilyen réz-konstantán kombináció Seebeck-együtthatója 41 mikrovolt per Kelvin.

S = ΔV/ΔT = (Vhideg − Vmeleg)/(Tmeleg-Thideg)

Ahol,

• ΔV jelenti a feszültségkülönbséget, amelyet egy kis hőmérsékletváltozás (ΔT) bevezetése által nyerünk a anyagon keresztül.

• ΔV definiálva van, mint a hideg oldalon mért feszültség mínusz a meleg oldalon mért feszültség.

Ha a Vhideg és Vmeleg különbsége negatív, a Seebeck-együttható is negatív.

Ha ΔT-et kisnek tekintjük.

Ezért a Seebeck-együtthatót a generált feszültség első deriváltjaként határozhatjuk meg a hőmérséklet szerint:

S = d V /d T

A Spin Seebeck-hatás:

Ugyanakkor 2008-ban felfedezték, hogy ha meleget adnak egy mágneses fémhez, az elektronjai újraszerveződnek a spinjuk szerint. Azonban ez a rearrangement nem felelős a hőgenerálásért. Ez a jelenség ugyanaz, mint a spin Seebeck-hatás. Ezt a hatást gyors és hatékony mikrokapcsolók készítésére használták.

Miért növekszik a Seebeck-együttható a hőmérséklet növelésével?

Az elektromos vezetőképesség növekszik a hőmérséklet növelésével, ami fémes tulajdonságokat mutat. A magas Seebeck-együttható és az alacsony elektromos vezetőképesség a CuAlO2 esetében a töltési lyukak magas hatásos tömege miatt következik be.

Melyik érzékelő detektálja a Seebeck-hatást?

A hőmérőelem egy elektromos eszköz, amely két különböző fém összekötésből áll. Hőmérséklet-szenzornak használják. A Seebeck-hatás elvére működik.

A Seebeck-hatás alkalmazásai:

• A termo-elektromos generátorok számos potenciális alkalmazásban használhatók, beleértve a távoli vagy hálózaton kívüli helyek számára történő energia-termelést, a hulladékmeleg kihasználását és a hőmérséklet-mérését. Különösen hasznosak olyan helyzetekben, ahol más energia-termelési formák nem praktikusak, például űrhajókon vagy olyan távoli területeken, ahol a üzemanyaghoz való hozzáférés korlátozott.

• Ezt a Seebeck-hatást gyakran használják hőmérőelemekben a hőmérséklet-változások mérésére vagy az olyan elektromos kapcsolók aktiválására, amelyek be- vagy kikapcsolják a rendszert. Gyakran használt hőmérőelem fém kombinációk közé tartozik a konstantán/réz, konstantán/vas, konstantán/krom, és konstantán.

• A Seebeck-hatást termo-elektromos generátorokban használják, amelyek hőmotorokként működnek.

• Ezeket néha néhány erőműben is használják, hogy hulladékmeleget további energiává alakítsanak.

• A Seebeck-hatás és vele kapcsolatos jelenségek, mint például a Peltier-hatás és a Thomson-hatás, számos más alkalmazást is találnak a hőmérés és a hőfizika területén. Ezeket a termo-elektromos anyagok és eszközök tanulmányozására is használják.

A Seebeck-hatás korlátai:

A termo-elektromos generátorok egyik hátránya, hogy nem túl hatékonyak. A termo-elektromos generátor hatékonyságát általában a figyelemreméltó értékkel mérjük, ami a berendezés képességét mutatja, hogy hőt átalakítsa villamos energiává. A legtöbb termo-elektromos generátor figyelemreméltó értéke 1-nél kisebb, ami azt jelenti, hogy kevesebb mint 1%-át a felvett hőt alakítja át villamos energiává. Ez az alacsony hatékonyság korlátozza a termo-elektromos generátorok gyakorlati alkalmazásait, de a kutatók dolgoznak azon, hogy fejlesszék a hatékonyságot új anyagokkal és tervezésekkel a jövőben.

Kijelentés: Tisztelettel bánni az eredeti cikkekkel, amelyek megosztásra méltók, ha sérül az szerzői jog, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot a törlés érdekében.