Seebeka efekts

Seebeck efekts ir parādība, kurā starp vadača galiem tiek ģenerēts spriegums, ja viena gala temperatūra atšķiras no otras gala temperatūras. Tas nosaukts vāciskā fiziķa Tomasa Johana Seebecka godā, kurš to pirmo reizi aprakstīja agrā 19. gadsimta laikā.

Kas ir Seebeck efekts?

Seebeck efekts balstās uz faktu, ka lādiņu kustība, piemēram, elektronu, vadačā ģenerē siltumu. Ja vadačam tiek piemērota temperatūras atšķirība, lādiņi karstajā galā ir ar lielāku kinētisko enerģiju nekā salnajā galā, kas rada neto lādiņu plūsmu no karstā gala uz salno galu. Šī lādiņu plūsma veido spriegumu pa vadaču, ko var mērīt ar voltmēru.

Veidotā sprieguma lielums, izmantojot Seebeck efektu, ir proporcionāls temperatūras atšķirībai pa vadaču un vadača paša īpašībām. Dažādas materiālu kombinācijas ir ar dažādiem Seebeck koeficientiem, kas apraksta veidotā sprieguma lielumu uz vienu temperatūras grādu.

Seebeck efekts ir termoelektrisku ģeneratoru darbības pamats, kas ir ierīces, kas pārvērš siltumu elektrībā. Tie darbojas, izmantojot Seebeck efektu, lai ģenerētu spriegumu pa vadaču, un tad izmanto šo spriegumu, lai veicinātu strāvas plūsmu caur ārējo slodzi, piemēram, gaismas loku vai akumulatoru.

Seebeck koeficients:

Seebeck koeficients ir spriegums, kas tiek ģenerēts starp diviem punktiem vadačā, kad starp tiem tiek uzturēta 1 kelvina temperatūras atšķirība. Pie istabas temperatūras, viena tāda koper-konstantāna kombinācija ir ar Seebeck koeficientu 41 mikrovolti uz Kelvina.

S = ΔV/ΔT = (Vsalns − Vkarsts)/(Tkarsts-Tsalns)

Kur,

• ΔV apzīmē sprieguma atšķirību, kas iegūta, pievienojot mazu temperatūras maiņu (ΔT) pa materiālu.

• ΔV ir definēts kā spriegums salnajā pusē mīnus spriegums karstajā pusē.

Ja atšķirība starp Vsalns un Vkarsts ir negatīva, Seebeck koeficients ir negatīvs.

Ja ΔT tiek uzskatīts par mazu.

Tādējādi mēs varam definēt Seebeck koeficientu kā pirmo izlaidumu no ģenerētā sprieguma attiecībā pret temperatūru:

S = d V /d T

Spīnu Seebeck efekts:

Tomēr 2008. gadā tika atklāts, ka, kad magnetiskam metālam tiek piemērota siltums, tā elektroni novietojas atkarībā no savas spīnes. Tomēr šis novietojums nebija atbildīgs par siltuma ģenerēšanu. Šī parādība ir tāda pati kā spīnu Seebeck efekts. Šis efekts tika izmantots ātri un efektīvi mikrosliekšņu ražošanai.

Kāpēc Seebeck koeficients pieaug ar temperatūras paaugstināšanos?

Elektrovedība pieaug ar temperatūras paaugstināšanos, rādot poluprovadītāju raksturlielumus. Augstais Seebeck koeficients un zemā elektrovedība CuAlO2 ir saistīti ar augstu efektīvo masu lādiņu spraugām.

Kura sensora izmanto Seebeck efektu?

Termokopple ir elektriskā ierīce, kas sastāv no divu atšķirīgu metālu savienojumiem, kas savienoti kopā. Tā tiek izmantota kā temperatūras sensors. Tā darbojas, balstoties uz Seebeck efektu.

Seebeck efekta pielietojumi:

• Termoelektriskie ģeneratori ir ar vairākiem potenciālajiem pielietojumiem, tostarp enerģijas ražošanai attālās vai bezsaistes vietās, atkritumu siltuma atgriešanai un temperatūras mērīšanai. Tie ir īpaši noderīgi situācijās, kad citas enerģijas ražošanas formas nav praktiskas, piemēram, kosmosa aparatūrā vai attālās teritorijās, kur piekļuve degvielai ir ierobežota.

• Šis Seebeck efekts bieži tiek izmantots termokoppļos, lai mērītu temperatūras atšķirības vai aktivizētu elektriskos sliekšņus, kas ieslēdz vai izslēdz sistēmu. Bieži izmantotās termokoppel metālu kombinācijas ir konstantāns / kopers, konstantāns / dzelzs, konstantāns / hroms un konstantāns.

• Seebeck efekts tiek izmantots termoelektriskos ģeneratoros, kas darbojas kā siltuma dzinēji.

• Tie tiek arī izmantoti dažās enerģijas ražošanas stacijās, lai pārvērstu atkritumu siltumu papildu enerģijā.

• Papildus to izmantošanai termoelektriskos ģeneratoros, Seebeck efekts un saistītās parādības, piemēram, Peltier efekts un Thomson efekts, ir ar vairākiem citiem pielietojumiem tādos jomās kā termometrija un termofīzika. Tie tiek arī izmantoti termoelektrisko materiālu un ierīču pētījumos.

Seebeck efekta ierobežojumi:

Viens no termoelektrisko ģeneratoru trūkumiem ir tas, ka tie nav ļoti efektīvi. Termoelektrisko ģeneratoru efektivitāte parasti tiek mērīta, izmantojot tos figūras vērtību, kas ir mērs, kas norāda ierīces spēju pārvērst siltumu elektrībā. Lielākā daļa termoelektrisko ģeneratoru figūras vērtība ir mazāka par 1, nozīmējot, ka tie pārvērš mazāk par 1% no siltuma, ko tie absorbu. Šī zema efektivitāte ierobežo termoelektrisko ģeneratoru praktiskos pielietojumus, bet pētnieki strādā, lai izstrādātu jaunas materiālus un dizainus, kas varētu uzlabot to efektivitāti nākotnē.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.