Описание эффекта
Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой.
Величина возникающей термо-ЭДС в первом приближении зависит только от материала проводников и температур горячего (Τ1) и холодного (Τ2) контактов.
В небольшом интервале температур термо-ЭДС (E) можно считать пропорциональной разности температур:
E= α12 (T2- T1 ),
где α 12 - термоэлектрическая способность пары (или коэффициент термо-ЭДС).
В простейшем случае коэффициент термо-ЭДС определяется только материалами проводников, однако, строго говоря, он зависит и от температуры, и в некоторых случаях с изменением температуры α12 меняет знак.
Более корректное выражение для термо-ЭДС:
История открытия эффекта Зеебека
В 1823 г. Фурье и Эрстед доказали, что термоэлектрический эффект обладает свойством суперпозиции, и построили первую термозлектрическую батарею, состоявшую из трех пластин сурьмы, чередовавшихся с тремя пластинами висмута и спаянных на концах так, что они образовывали шестиугольник.
Дальнейшее усовершенствование было внесено через год Меллони, сконструировавшим призматическую модель, используемую и сейчас. На основе батареи Меллони и гальванометра своей конструкции Нобили построил в том же 1830 г. термомультипликатор такой чувствительности, что он реагировал на тепло человеческого тела на расстоянии 18 — 20 локтей.
Сам Зеебек описывает один из своих многочисленных опытов следующим образом. Небольшой кусок висмута был припаян с обоих концов к медной спирали. Если один конец нагревался с помощью лампы, на другой оставался холодным, то магнитная стрелка, заключенная внутри опирали, поворачивалась, указывая на прохождение тока, который в холодном спае шел от меди к висмуту.
В 1834 г. в ходе экспериментальных исследований проводимости сурьмы и висмута Жан Шарль Пельтье (1785 — 1845) намеревался определить, как изменяется температура вдоль однородного или разнородного проводника, но которому проходит ток. В связи с этим Пельтье исследовал температуру в разных точках термоэлектрической цепи с помощью термопары, соединенной с гальванометром, причем обнаружил, что в местах спаев разных металлов температура резко меняется, имеются даже случаи охлаждения. Наибольшего эффекта ему удалось добиться с парой висмут — сурьма. Таким образом, электроток может вызывать и охлаждение.
В других своих опытах Пельтье спаивал накрест два куска металла, затем, подключив гальванометр, пропускал через два последовательных конца креста и через гальванометр термоэлектрический ток, а спустя некоторое время цепь разъединял и подсоединял тот же гальванометр, но к другим двум концам креста — и гальванометр показывал ток, вызывавшийся либо нагреванием, либо охлаждением спая креста.
Делитесь материалом с коллегами, задавайте вопросы.