Efek Seebeck

Efek Seebeck adalah fenomena di mana tegangan dihasilkan antara ujung-ujung konduktor ketika suhu pada satu ujung berbeda dari suhu pada ujung lainnya. Efek ini dinamai menurut fisikawan Jerman Thomas Johann Seebeck, yang pertama kali menggambarkannya pada awal abad ke-19.

Apa itu Efek Seebeck?

Efek Seebeck didasarkan pada fakta bahwa pergerakan pembawa muatan, seperti elektron, dalam konduktor menghasilkan panas. Ketika perbedaan suhu diterapkan pada konduktor, pembawa muatan di ujung panas memiliki energi kinetik lebih banyak dibandingkan dengan yang di ujung dingin, yang menyebabkan aliran netral muatan dari ujung panas ke ujung dingin. Aliran muatan ini menciptakan tegangan di sepanjang konduktor, yang dapat diukur menggunakan voltmeter.

Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh efek Seebeck proporsional dengan perbedaan suhu di sepanjang konduktor dan sifat konduktor itu sendiri. Bahan yang berbeda memiliki koefisien Seebeck yang berbeda, yang mendeskripsikan tegangan yang dihasilkan per unit perbedaan suhu.

Efek Seebeck merupakan dasar operasi generator termoelektrik, yang merupakan perangkat yang mengubah panas menjadi listrik. Mereka bekerja dengan menggunakan efek Seebeck untuk menghasilkan tegangan di sepanjang konduktor, lalu menggunakan tegangan tersebut untuk mendorong arus melalui beban eksternal, seperti bola lampu atau baterai.

Koefisien Seebeck:

Koefisien Seebeck adalah tegangan yang dihasilkan antara dua titik pada konduktor ketika perbedaan suhu 1 derajat Kelvin dipertahankan antara keduanya. Pada suhu ruangan, kombinasi tembaga-konstanan tertentu memiliki koefisien Seebeck 41 mikrovolt per Kelvin.

S = ΔV/ΔT = (Vdingin − Vpanas)/(Tpanas-Tdingin)

Dimana,

• ΔV menandakan perbedaan tegangan yang diperoleh dengan memperkenalkan perubahan suhu kecil (ΔT) sepanjang material.

• ΔV didefinisikan sebagai tegangan pada sisi dingin dikurangi tegangan pada sisi panas.

Jika perbedaan antara Vdingin dan Vpanas negatif, maka koefisien Seebeck negatif.

Jika ΔT dianggap kecil.

Oleh karena itu, kita dapat mendefinisikan koefisien Seebeck sebagai turunan pertama tegangan yang dihasilkan terhadap suhu:

S = d V /d T

Efek Spin Seebeck:

Namun, pada tahun 2008 ditemukan bahwa ketika panas diterapkan pada logam magnetik, elektronnya mengatur ulang menurut spin mereka. Namun, pengaturan ulang ini tidak bertanggung jawab atas pembentukan panas. Fenomena ini sama dengan efek spin Seebeck. Efek ini digunakan dalam pembuatan sakelar mikro yang cepat dan efisien.

Mengapa koefisien Seebeck meningkat dengan peningkatan suhu?

Konduktivitas listrik meningkat dengan peningkatan suhu, menunjukkan karakteristik semikonduktor. Koefisien Seebeck tinggi dan konduktivitas listrik rendah dari CuAlO2 disebabkan oleh massa efektif lubang muatan yang tinggi.

Sensor apa yang mendeteksi efek Seebeck?

Termokopel adalah perangkat listrik yang terdiri dari dua sambungan logam yang berbeda yang disatukan. Ini digunakan sebagai sensor suhu. Ia bekerja berdasarkan prinsip efek Seebeck.

Aplikasi efek Seebeck:

• Generator termoelektrik memiliki beberapa aplikasi potensial, termasuk pembangkitan tenaga untuk lokasi jauh atau off-grid, pemulihan panas limbah, dan pengukuran suhu. Mereka sangat berguna dalam situasi di mana bentuk lain dari pembangkitan tenaga tidak praktis, seperti di pesawat ruang angkasa atau di daerah terpencil di mana akses ke bahan bakar terbatas.

• Efek Seebeck sering digunakan dalam termokopel untuk mengukur variasi suhu atau untuk mengaktifkan sakelar listrik yang menghidupkan atau mematikan sistem. Kombinasi logam termokopel yang umum digunakan termasuk constantan / tembaga, constantan / besi, constantan / krom, dan constantan.

• Efek Seebeck digunakan dalam generator termoelektrik, yang berfungsi sebagai mesin panas.

• Ini juga digunakan di beberapa pembangkit listrik untuk mengubah panas limbah menjadi daya tambahan.

• Selain penggunaannya dalam generator termoelektrik, efek Seebeck dan fenomena terkait, seperti efek Peltier dan efek Thomson, memiliki berbagai aplikasi di bidang-bidang seperti termometri dan termofisika. Mereka juga digunakan dalam studi tentang bahan dan perangkat termoelektrik.

Keterbatasan efek Seebeck:

Salah satu kekurangan generator termoelektrik adalah efisiensinya yang tidak terlalu tinggi. Efisiensi generator termoelektrik biasanya diukur dengan nilai figur merit, yang merupakan ukuran kemampuan perangkat untuk mengubah panas menjadi listrik. Sebagian besar generator termoelektrik memiliki nilai figur merit kurang dari 1, artinya mereka mengubah kurang dari 1% panas yang mereka serap menjadi listrik. Efisiensi rendah ini membatasi aplikasi praktis generator termoelektrik, tetapi para peneliti sedang bekerja untuk mengembangkan bahan dan desain baru yang mungkin dapat meningkatkan efisiensi mereka di masa depan.

Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika terjadi pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.