Zībeka, Peltjē un Tomsona termoelektriskie efekti

Termoelektrisko ledusskapju un ģeneratoru darbības pamatā ir termoelektriskās parādības. Tie ietver Zībeka, Peltjē un Tomsona efektus. Šie efekti ir saistīti gan ar siltumenerģijas pārvēršanu elektroenerģijā, gan ar elektroenerģijas pārvēršanu aukstā enerģijā.

Vadu termoelektriskās īpašības ir saistītas ar savienojumiem starp siltumu un elektrisko strāvu:

• Zībeka efekts — rašanās termo-EMF nelīdzenu vadu ķēdē, dažādās tās sekciju temperatūrās;
• Peltjē efekts — siltuma absorbcija vai izdalīšanās divu dažādu vadītāju saskarē, kad caur tiem iet tiešā elektriskā strāva;
• Tomsona efekts - siltuma (superdžoula) absorbcija vai izdalīšanās vadītāja tilpumā, ejot cauri polam, elektriskā strāva temperatūras gradienta klātbūtnē.

Zībeka, Peltjē un Tompsona efekti ir viena no kinētiskajām parādībām. Tie ir saistīti ar lādiņa un enerģijas kustības procesiem, tāpēc tos mēdz dēvēt par pārneses parādībām.Virziena lādiņa un enerģijas plūsmas kristālā ģenerē un uztur ārējie spēki: elektriskais lauks, temperatūras gradients.

Daļiņu (jo īpaši lādiņu nesēju) virziena plūsma — elektroni un caurumi) notiek arī šo daļiņu koncentrācijas gradienta klātbūtnē. Magnētiskais lauks pats par sevi nerada virzītas lādiņa vai enerģijas plūsmas, bet tas ietekmē plūsmas, ko rada citas ārējās ietekmes.

Seebekova efekts

Zēbeka efekts ir tāds, ka, ja atvērtā elektriskā ķēdē, kas sastāv no vairākiem dažādiem vadītājiem, viens no kontaktiem uztur temperatūru T1 (karstais savienojums), bet otrs - temperatūru T2 (aukstais savienojums), tad ar nosacījumu, ka T1 nav vienāds ar T2. galos uz ķēdes parādās termoelektromotīves spēks E. Kad kontakti ir aizvērti, ķēdē parādās elektriskā strāva.

Seebekova efekts:

Temperatūras gradienta klātbūtnē vadītājā lādiņnesēju termiskā difūzijas plūsma notiek no karstā gala uz auksto galu. Ja elektriskā ķēde ir atvērta, nesēji uzkrājas aukstajā galā, uzlādējot to negatīvi, ja tie ir elektroni, un pozitīvi, ja ir cauruma vadītspēja. Šajā gadījumā karstajā galā paliek nekompensēts jonu lādiņš.

Iegūtais elektriskais lauks palēnina nesēju kustību aukstā gala virzienā un paātrina nesēju kustību karstā gala virzienā. Nelīdzsvara sadalījuma funkcija, ko veido temperatūras gradients, elektriskā lauka ietekmē mainās un zināmā mērā tiek deformēta. Iegūtais sadalījums ir tāds, ka strāva ir nulle. Elektriskā lauka stiprums ir proporcionāls temperatūras gradientam, kas to izraisīja.

Proporcionalitātes koeficienta vērtība un tā zīme ir atkarīga no materiāla īpašībām. Elektrisko Zēbeka lauku ir iespējams noteikt un izmērīt termoelektromotīves spēku tikai ķēdē, kas sastāv no dažādiem materiāliem. Potenciālo kontaktu atšķirības atbilst saskares materiālu ķīmisko potenciālu atšķirībām.

Peltjē efekts

Peltjē efekts ir tāds, ka līdzstrāvai ejot cauri termopārim, kas sastāv no diviem vadītājiem vai pusvadītājiem, kontaktpunktā tiek atbrīvots vai absorbēts noteikts siltuma daudzums (atkarībā no strāvas virziena).

Kad elektroni pārvietojas no p-veida materiāla uz n-veida materiālu, izmantojot elektrisko kontaktu, tiem jāpārvar enerģijas barjera un jāņem enerģija no kristāla režģa (aukstā savienojuma). Un otrādi, pārejot no n-veida materiāla uz p-veida materiālu, elektroni nodod enerģiju režģim (karstā savienojuma vieta).

Peltjē efekts:

Tomsona efekts

Tomsona efekts ir tāds, ka tad, kad elektriskā strāva plūst caur vadītāju vai pusvadītāju, kurā tiek izveidots temperatūras gradients, papildus džoula siltumam tiek atbrīvots vai absorbēts noteikts siltuma daudzums (atkarībā no strāvas virziena).

Šīs ietekmes fiziskais iemesls ir saistīts ar faktu, ka brīvo elektronu enerģija ir atkarīga no temperatūras. Tad elektroni karstajā savienojumā iegūst lielāku enerģiju nekā aukstā. Palielinoties temperatūrai, palielinās arī brīvo elektronu blīvums, kā rezultātā rodas elektronu plūsma no karstā gala uz auksto galu.

Pozitīvais lādiņš uzkrājas karstajā galā un negatīvais lādiņš aukstajā galā. Lādiņu pārdale novērš elektronu plūsmu un pie noteiktas potenciālu starpības to pilnībā aptur.

Iepriekš aprakstītās parādības notiek līdzīgi vielās ar caurumu vadītspēju, ar vienīgo atšķirību, ka karstajā galā uzkrājas negatīvs lādiņš un aukstajā galā pozitīvi lādētie caurumi. Tāpēc vielām ar jauktu vadītspēju Tomsona efekts izrādās niecīgs.

Tomsona efekts:

Tomsona efekts nav atradis praktisku pielietojumu, bet to var izmantot, lai noteiktu pusvadītāju piemaisījumu vadītspējas veidu.

Zēbeka un Peltjē efektu praktiska izmantošana

Termoelektriskās parādības: Zēbeka un Peltjē efekti — atrodiet praktisku pielietojumu bezmašīnas siltumā uz elektroenerģijas pārveidotājiem. termoelektriskie ģeneratori (TEG), siltumsūkņos — dzesēšanas ierīcēs, termostatos, gaisa kondicionieros, mērīšanas un kontroles sistēmās, piemēram, temperatūras sensoros, siltuma plūsmā (sk. Termoelektriskie pārveidotāji).

Termoelektrisko ierīču pamatā ir īpaši pusvadītāju elementi-pārveidotāji (termoelementi, termoelektriskie moduļi), piemēram, piemēram, TEC1-12706. Vairāk lasi šeit: Peltjē elements - kā tas darbojas un kā pārbaudīt un savienot