Seebeck-ilmiö ja Peltier-ilmiö ovat kaksi pääperiaatetta, jotka ohjaavat termosähkögeneraattoreiden toimintaa.

Seebeck-ilmiö ja Peltier-ilmiö voidaan molemmat luokitella termillä termosähköinen vaikutus. Kaikissa lämpösähköisissä vaikutuksissa lämpötilaerot muunnetaan jännite-eroiksi. Seebeck – ja Peltier-efektit ovat saman fysikaalisen prosessin eri ilmentymiä. Joissakin tapauksissa ne liittyvät toisiinsa ja tunnetaan Seebeck-Peltier-ilmiönä. Syy näiden kahden vaikutuksen erottamiseen johtuu kahden eri yksilön tekemistä itsenäisistä löydöistä. Katsotaanpa ensin, mikä Seebeck-efekti on yksityiskohtaisesti.

mikä on Seebeckin vaikutus?

Seebeck-ilmiön löysi baltiansaksalainen fyysikko Thomas Johann Seebeck. Seebeck-ilmiö on ilmiö, jossa kahden erilaisen sähköjohtimen tai puolijohteiden välinen lämpötilaero tuottaa jännite-eron näiden kahden aineen välille.

kun lämpöä kohdistetaan jompaankumpaan johtimeen tai puolijohteeseen, elektronit kiihtyvät lämmön vaikutuksesta. Koska vain toinen puolista kuumenee, elektronit alkavat liikkua kohti kahden johtimen viileämpää puolta. Jos molemmat johtimet on kytketty piirin muodossa, virtapiirin läpi virtaa tasavirta.

Seebeckin efektin tuottamat jännitteet ovat pieniä. Tuotetun jännitteen vaihteluväli on yleensä muutaman mikrovoltin (voltin miljoonasosa) luokkaa kelviniä kohti lämpötilaero risteyksessä. Jos lämpötilaero on riittävän merkittävä, jotkut laitteet voivat mennä tuottamaan muutaman millivoltin (joka on voltin tuhannesosa).

useita tällaisia laitteita voidaan kytkeä rinnakkain maksimivirran lisäämiseksi. Tällaisten laitteiden on osoitettu tuottavan pienen mittakaavan sähkötehoa, jos liittymissä säilyy suuri lämpötilaero.

Seedback-efektin demonstrointi

Seebeck-efekti voi auttaa laskemaan laitteen synnyttämän sähkömotorisen kentän. Tämä voidaan tehdä käyttämällä Seebeck-kerrointa. Materiaalin Seebeck-kerroin on tietyn materiaalin lämpötilaeroihin reagoivan kohonneen lämpösähköjännitteen suuruuden mitta. Käyttämällä Sähkömotorista voimaa voimme myös laskea lämpösähköisen materiaalin virrantiheyden. Tähän liittyvät yhtälöt ovat seuraavat:

Eemf= -s∆t

J= σ(-∆V+Eemf)

tässä J merkitsee virrantiheyttä ja σ merkitsee johtimen paikallista johtavuutta.

mikä on Peltierin vaikutus?

Peltier-ilmiö on nimetty ranskalaisen fyysikon Jean Charles Athanase Peltierin mukaan, joka löysi ilmiön vuonna 1834. Peltier-ilmiö on lämmityksen tai jäähdytyksen esiintyminen kahden eri johtimen sähköistetyssä liitoskohdassa. Kun virta saadaan kulkemaan kahden johtimen välisen liitoksen läpi, voidaan liittymässä lisätä tai poistaa lämpöä.

Peltier-ilmiön demonstrointi

liitoksessa aikayksikköä kohti syntyvä Peltier-lämpö on missä ∏A ja ∏B ovat Peltier-kertoimet.

Q=(∏A – ∏B)i

tässä A ja B tarkoittavat johtimien kahta päätä, kun taas I on sähkövirta. Peltierin kertoimet kuvaavat sitä, kuinka paljon lämpöä kuljetetaan varausyksikköä kohti. Koska varauksen on oltava yhtäjaksoinen yhtymäkohdassa, siihen liittyvälle lämpövirralle kehittyy epäjatkuvuus, jos ∏A ja ∏B ovat erilaiset.

Peltier-ilmiötä voidaan pitää Seebeck-ilmiön vastaparina: jos yksinkertainen termosähköinen piiri on suljettu, Seebeck-ilmiö ajaa virran, joka puolestaan (Peltier-ilmiön avulla) siirtää aina lämpöä kuumasta liitoksesta kylmäliitokseen.

tyypillisessä Peltier-lämpöpumpussa on useita sarjaliittymiä, joiden läpi virtaa virta. Osa liittymistä menettää lämpöä Peltier-ilmiön vuoksi, kun taas toiset saavat lämpöä. Termosähköiset Lämpöpumput hyödyntävät ilmiötä, kuten kylmälaitteista löytyvät termosähköiset jäähdytyslaitteet.