Kesan Seebeck

Kesan Seebeck adalah fenomena di mana voltan dihasilkan antara hujung-hujung konduktor apabila suhu pada satu hujung berbeza daripada suhu pada hujung yang lain. Ia dinamakan sempena ahli fizik Jerman, Thomas Johann Seebeck, yang menerangkan ia untuk pertama kali pada awal abad ke-19.

Apakah Kesan Seebeck?

Kesan Seebeck berdasarkan fakta bahawa pergerakan pembawa cas, seperti elektron, dalam konduktor menghasilkan haba. Apabila perbezaan suhu dikenakan merentasi konduktor, pembawa cas pada hujung panas mempunyai tenaga kinetik lebih daripada yang pada hujung sejuk, menyebabkan aliran netto cas dari hujung panas ke hujung sejuk. Aliran cas ini mencipta voltan merentasi konduktor, yang boleh diukur menggunakan voltmeter.

Magnitude voltan yang dihasilkan oleh kesan Seebeck berkadar dengan perbezaan suhu merentasi konduktor dan sifat-sifat konduktor itu sendiri. Bahan-bahan yang berbeza mempunyai pekali Seebeck yang berbeza, yang menerangkan voltan yang dihasilkan per unit perbezaan suhu.

Kesan Seebeck adalah asas operasi penjana termoelektrik, yang merupakan peranti yang menukar haba kepada elektrik. Mereka bekerja dengan menggunakan kesan Seebeck untuk menghasilkan voltan merentasi konduktor, dan kemudian menggunakan voltan tersebut untuk mendorong arus melalui beban luaran, seperti lampu atau bateri.

Pekali Seebeck:

Pekali Seebeck adalah voltan yang dihasilkan antara dua titik pada konduktor apabila perbezaan suhu 1o Kelvin dipelihara antara mereka. Pada suhu bilik, satu kombinasi tembaga dan constantan mempunyai pekali Seebeck 41 mikrovolt per Kelvin.

S = ΔV/ΔT = (Vsejuk − Vpanas)/(Tpanas-Tsejuk)

Di mana,

• ΔV menandakan perbezaan voltan yang diperoleh dengan memperkenalkan perubahan suhu kecil (ΔT) sepanjang bahan.

• ΔV ditakrifkan sebagai voltan pada sisi sejuk tolak voltan pada sisi panas.

Jika perbezaan antara Vsejuk dan Vpanas adalah negatif, pekali Seebeck adalah negatif.

Jika ΔT dianggap kecil.

Oleh itu, kita boleh menakrifkan pekali Seebeck sebagai terbitan pertama voltan yang dihasilkan terhadap suhu:

S = d V /d T

Kesan Spin Seebeck:

Walau bagaimanapun, pada tahun 2008, didapati bahawa apabila haba dikenakan kepada logam magnet, elektron-elektronnya disusun semula mengikut spin mereka. Walau bagaimanapun, penyusunan semula ini tidak bertanggungjawab untuk penghasilan haba. Fenomena ini sama dengan kesan spin Seebeck. Kesan ini digunakan dalam penciptaan pemintas mikro yang cepat dan efisien.

Mengapa pekali Seebeck meningkat dengan peningkatan suhu?

Konduktiviti elektrik meningkat dengan peningkatan suhu, menunjukkan ciri-ciri semikonduktor. Pekali Seebeck yang tinggi dan konduktiviti elektrik yang rendah pada CuAlO2 disebabkan oleh jisim efektif lubang muat yang tinggi.

Sensor manakah yang mendeteksi kesan Seebeck?

Termokopel adalah peranti elektrik yang terdiri daripada dua sambungan logam yang berbeza yang disambung bersama. Ia digunakan sebagai sensor suhu. Ia beroperasi berdasarkan prinsip kesan Seebeck.

Aplikasi kesan Seebeck:

• Penjana termoelektrik mempunyai beberapa aplikasi potensial, termasuk penghasilan kuasa untuk lokasi jauh atau tanpa grid, pemulihan haba sisa, dan pengesanan suhu. Mereka sangat berguna dalam situasi di mana bentuk lain penghasilan kuasa tidak praktikal, seperti di kapal angkasa atau di kawasan terpencil di mana akses kepada bahan api terbatas.

• Kesan Seebeck sering digunakan dalam termokopel untuk mengukur variasi suhu atau untuk mengaktifkan pemintas elektrik yang menghidupkan atau mematikan sistem. Gabungan logam termokopel yang biasa digunakan termasuk constantan / tembaga, constantan / besi, constantan / krom, dan constantan.

• Kesan Seebeck digunakan dalam penjana termoelektrik, yang berfungsi sebagai enjin haba.

• Ini juga digunakan di beberapa loji kuasa untuk menukar haba sisa menjadi kuasa tambahan.

• Selain penggunaannya dalam penjana termoelektrik, kesan Seebeck dan fenomena berkaitan, seperti kesan Peltier dan kesan Thomson, mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang seperti termometri dan termofizik. Mereka juga digunakan dalam kajian bahan dan peranti termoelektrik.

Keterbatasan kesan Seebeck:

Satu kelemahan penjana termoelektrik adalah mereka tidak sangat efisien. Efisiensi penjana termoelektrik biasanya diukur dengan nilai kebolehpercayaan, yang merupakan ukuran keupayaan peranti untuk menukar haba kepada elektrik. Kebanyakan penjana termoelektrik mempunyai nilai kebolehpercayaan kurang daripada 1, bermaksud mereka menukar kurang daripada 1% haba yang mereka serap menjadi elektrik. Kecekapan rendah ini membatasi aplikasi praktikal penjana termoelektrik, tetapi penyelidik sedang bekerja untuk mengembangkan bahan dan reka bentuk baru yang mungkin meningkatkan kecekapan mereka di masa depan.

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