Термоэлектрические явления

Если температуры контактов не одинаковы, то в цепи возникает ток, называемый термоэлектрическим.

1). Явление Зеебека.

Немецкий физик Зеебек заметил, что в замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру, возникает электрический ток.

Термоэдс возникающая в цепи пропорциональна разности температур

(4)

Если температуры контактов разные, то разными будут и внутренние контактные разности потенциалов. Для поддержания тока необходимо поддерживать постоянно разность температур контактов.

Явление Зеебека используется для измерения температуры. Для этого применяются термопары.

2). Явление Пельтье (1834г.)

Французский физик Пельтье обнаружил, что при прохождении тока через контакт двух различных проводников в зависимости от его направления помимо джоулевой теплоты выделяется или поглощается дополнительная теплота. Явление Пельтье является обратным явлению Зеебека. Ток пропустим в том же направлении, как в термопарах.

Контакт А будет охлаждаться, а В – нагреваться. Контакт А, который при явлении Зеебека нагревался, теперь охлаждается. При изменении направления тока все получается наоборот. Благодаря контактным разностям потенциалов в контактах А и В создаются контактные электрические поля с напряженностью Е (сплошные стрелки). Направление движения электронов (пунктирные стрелки) при заданном направлении тока в слое А совпадает с направлением поля, в контакте В – обратно полю. Следовательно, в спае В контактное поле ускоряет электроны, увеличивая их энергию, которую они отдают решетке и спай В нагревается. В спае А электроны тормозятся полем и будут отбирать энергию от решетки. Эффект Пельтье используется в термоэлектрических холодильниках, созданных в 1954 г. Иоффе.

3). Явление Томсона (1856 г.).

Томсон заметил, что при прохождении тока по неравномерно нагретому проводнику выделяется или поглощается тепло, аналогично эффекту Пельтье. В более нагретой части проводника электроны имеют большую энергию и двигаясь в направлении убывания температуры они отдают часть своей энергии решетке. Если они движутся в сторону возрастания температуры, то восполняют свою энергию за счет энергии решетки.