Ефект Зеєбека - явище виникнення ЕРС в замкнутому електричному ланцюзі, що складається з послідовно з'єднаних різнорідних провідників, контакти між якими знаходяться при різних температурах.
Ефект Зеєбека також іноді називають просто термоелектричним ефектом.
- 1 Історія
- 2 Опис
- 3 Пояснення ефекту
- 3.1 Різна залежність середньої енергії електронів від температури в різних речовинах
- 3.2 Різна залежність від температури контактної різниці потенціалів
- 3.3 фонон захоплення
- 4 Посилання
- 5 Примітки
- 6 Див. Також
Ефект Зеєбека полягає в тому, що в замкнутій ланцюга, що складається з різнорідних провідників, виникає термо-ЕРС, якщо місця контактів підтримують при різних температурах. Ланцюг, яка складається тільки з двох різних провідників, називається термоелементом або термопарою.
Величина виникає термо-ЕРС в першому наближенні залежить тільки від матеріалу провідників і температур гарячого () і холодного () контактів.
У невеликому інтервалі температур термо-ЕРС можна вважати пропорційною різниці температур:
де - термоелектрична здатність пари (або коефіцієнт термо-ЕРС).
У найпростішому випадку коефіцієнт термо-ЕРС визначається тільки матеріалами провідників, однак, строго кажучи, він залежить і від температури, і в деяких випадках зі зміною температури змінює знак.
Більш коректний вираз для термо-ЕРС:
Величина термо-ЕРС становить мілівольтах при різниці температур в 100 ° С і температурі холодного спаю в 0 ° С (наприклад, пара мідь-константан дає 4,25 мВ, платина-платинородій - 0,643 мВ, ніхром-нікель - 4,1 мВ) [2].
пояснення ефекту
Виникнення ефекту Зеєбека викликано декількома складовими.
Різна залежність середньої енергії електронів від температури в різних речовинах
Якщо уздовж провідника існує градієнт температур, то електрони на гарячому кінці набувають вищих енергії і швидкості, ніж на холодному; в напівпровідниках на додаток до цього концентрація електронів провідності зростає з температурою. В результаті виникає потік електронів від гарячого кінця до холодного і на холодному кінці накопичується негативний заряд, а на гарячому залишається нескомпенсований позитивний заряд. Процес накопичення заряду продовжується до тих пір, поки що виникла різниця потенціалів не викличе потік електронів в зворотному напрямку, рівний первинному, завдяки чому встановиться рівновага.
ЕРС, виникнення якої описується даними механізмом, називається об'ємною ЕРС.
Різна залежність від температури контактної різниці потенціалів
де - енергія Фермі, - заряд електрона.
На контакті тим самим існує електричне поле, локалізоване в тонкому Пріконтактние шарі. Якщо скласти замкнутий ланцюг з двох металів, то U виникає на обох контактах. Електричне поле буде направлено однаковим чином в обох контактах - від більшого F до меншого. Це означає, що якщо зробити обхід по замкнутому контуру, то в одному контакті обхід відбуватиметься по полю, а в іншому - проти поля. Циркуляція вектора Е тим самим буде дорівнює нулю.
фононне захоплення
Якщо в твердому тілі існує градієнт температури, то число фононів, рухомих від гарячого кінця до холодного, буде більше, ніж у зворотному напрямку. В результаті зіткнень з електронами фонони можуть захоплювати за собою останні і на холодному кінці зразка накопичуватиметься негативний заряд (на гарячому - позитивний) до тих пір, поки що виникла різниця потенціалів не врівноважує ефект захоплення.
Ця різниця потенціалів і є 3-ю складову термоерс, яка при низьких температурах може бути в десятки і сотні разів більше розглянутих вище. У магнетиках спостерігається додаткова складова термоедс, обумовлена ефектом захоплення електронів магнонами.
Застосовується для створення термодатчиков (наприклад в комп'ютерах). Такі датчики мініатюрні і дуже точні.
Примітки
- ↑ Термоелектрика, ефект Пельтьє, ефект Зеєбека
- ↑ Кухлінг Х. Довідник з фізики. - М.: Мир. - 1982. - С.374-375.
- ефект Пельтьє
- ефект Томсона
- термоелектричні явища
- термопара
- Спіновий ефект Зеєбека
Ефект Зеєбека Інформація про
ефект Зеєбека
ефект Зеєбека
Ефект Зеєбека що, ефект Зеєбека хто, ефект Зеєбека пояснення
There are excerpts from wikipedia on this article and video