У 1820 році викладач Університету Копенгагена Ганс Ерстед зауважив, що магнітна стрілка відхиляється поблизу проводу з електричним струмом. Вивчаючи це явище, в 1821 році німецький вчений Томас Зеєбека виявив, що якщо спаї двох різнорідних металів замкнутих в електричний ланцюг мають неоднакову температуру. то в ланцюзі протікає електричний струм. Зміна знака у різниці температур спаїв супроводжується зміною напрямку струму. Згодом стало ясно, що різниця температур викликає поява термоерс. А вже наслідком термоерс в замкнутому ланцюзі є електричний струм.
Ефект, який отримав назву термоерс або ефект Зеєбека, є характеристикою конкретного металу і залежить від температури. складу і стану матеріалу. Величина цієї термоерс настільки мала. що для її вимірювання використовують дуже точні прилади.
Найбільш відоме застосування ефекту Зеєбека в сучасних технологіях - термопари.
Застосування термопар - це:
- надійність
- стабільність
- малий час відгуку
- легкість підключення до систем автоматизації
- широкий діапазон вимірюваних температур
- низька вартість
Наприклад, одна з найпоширеніших термопар - спай хромонікелевого сплаву і алюмелю забезпечує вимір температур від -200 ° С до 1250 ° С.
Також для вимірювання температури використовують:
- терморезистор (вимірювання температури, що викликає зміна опору терморезистора)
- рідинні і газові термометри (наприклад, медичний термометр типу «градусник»)
- пірометр (безконтактний прилад, що вимірює температуру через вимір теплового випромінювання)
Але терморезистор не так точний, як термопара, рідинні і газові термометри нема на стільки практичні, підключити їх до систем автоматизації не просто, пірометр - не дешевий прилад. Таким чином, термопара, яка є найкращим у всіх проявах приладом, вигідно відрізняється від всіх інших методів. Саме тому термопару дуже часто можна зустріти в промисловості (і не тільки).
Конструктивно термопари виконані з двох різних металів, один з яких приймається за позитивний, інший - за негативний. Різниця потенціалів утворюється в ланцюзі внаслідок різниці температур спаїв. Вільні кінці провідників підключаються до вимірювального приладу.
Відомий фахівець в області термометрії Террі Куїн зробив висновок, що роль спаяний складається лише в створенні електричного контакту. При цьому, абсолютно не важливо яким чином виконаний спай, і чи є дифузія одного сплаву в інший в області спаяний.
Згодом було експериментально доведено, що основний внесок в величину термоЕРС дають ділянки термоелектродів, де відбувається найбільша зміна температури, а термо-термопари генерується до довжині термоелектродів, в основному, в області максимального температурного градієнта (зростання температури).
Ефект Зеєбека полягає в тому, що при нагріванні спаю двох металів (або контакт двох різнорідних провідників) в ньому виникає термоЕРС. Існує зворотний ефект. Він полягає в тому, що при пропущенні струму через спай, його температура змінюється. Зміна температури може відбуватися як в сторону охолодження спаю, так і в бік його нагрівання. Напрямок зміни температури залежить від напрямку струму. Вперше цей ефект виявив французький учений Жан Пельтьє в 1834 році. Цей ефект має його ім'я.
У виробництві (і не тільки) часто виникає питання: як визначити марку металу або сплаву? Для вирішення цього завдання було створено не мало приладів, що працюють на різних фізичних методах.