Mikä on Seebeck -efekti?

Seebeck -efekti kuvaa lämpösähköisen ilmiön, jonka avulla piirin kahden erilaisen metallin väliset lämpötilaerot muuttuvat sähkövirraksi.

Seebeck -ilmiö, joka löydettiin vuonna 1821, on yksi kolmesta palautuvasta ilmiöstä, jotka kuvaavat samanlaisia ​​prosesseja, jotka liittyvät lämpösähköön, johtavuuteen ja lämpötilaan. Peltier -ilmiö havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1834 ja Thomson -ilmiö selitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1851.

Seebeck-efekti on nimetty Itä-Preussin tiedemiehen Thomas Johann Seebeckin (1770-1831) mukaan. Vuonna 1821 Seebeck havaitsi, että kahdesta erilaisesta metallista tehty piiri johtaa sähköä, jos metallien yhdistämispaikkoja pidetään eri lämpötiloissa. Seebeck asetti kompassin rakentamansa piirin lähelle ja huomasi, että neula taipui. Hän huomasi, että taipuman suuruus kasvoi suhteellisesti lämpötilaeron kasvaessa. Hänen kokeensa totesivat myös, että lämpötilan jakautuminen metallijohtimilla ei vaikuttanut kompassiin. Hänen käyttämiensä metallityyppien muuttaminen muutti kuitenkin neulan taipuman suuruutta.

Seebeckin kerroin on luku, joka kuvaa jännitettä, joka syntyy johtimen kahden pisteen välillä, jolloin pisteiden välillä on tasainen 1 kelvinin lämpötilaero. Seebeckin kokeissa olevat metallit reagoivat lämpötiloihin luoden virtapiirin piiriin ja magneettikentän. Tietämättä sähkövirrasta tuolloin Seebeck oletti virheellisesti, että tämä oli lämpömagneettinen vaikutus.

Vuonna 1834 ranskalainen tiedemies Jean Charles Athanase Peltier (1784-1845) kuvasi toista läheisesti liittyvää ilmiötä, joka tunnetaan nyt nimellä Peltier Effect. Kokeessaan Peltier muutti metallijohtimien välistä jännitettä ja huomasi, että lämpötila kummassakin risteyksessä muuttui suhteessa. Vuonna 1839 saksalainen tiedemies Heinrich Lenz (1804-1865) laajensi Peltierin löytöä ja kuvasi lämmönsiirtoa risteyksissä riippuen siitä, mihin suuntaan virta kulkee piiriä pitkin. Vaikka nämä kaksi kokeilua keskittyivät piirin eri osiin ja lämpösähköisiin vaikutuksiin, niitä kutsutaan usein yksinkertaisesti Seebeck-Peltier- tai Peltier-Seebeck-ilmiöiksi.

Vuonna 1851 brittiläinen fyysikko William Thomson (1824-1907), joka tunnettiin myöhemmin nimellä ensimmäinen paroni Kelvin, havaitsi, että yksittäisen metallijohtimen lämmitys tai jäähdytys sähkövirrasta. Thomson-efekti kuvaa lämpöä, joka syntyy tai absorboituu virtaa kantavaan metalliin tai muuhun johtavaan materiaaliin lämpötilagradientin alaisena.

Termoelementtilämpömittarit ovat sähkötekniikan työkaluja, jotka perustuvat Seebeck -efektin sekä Peltier- ja Thompson -tehosteiden mittaamiseen. Lämpömittarit toimivat muuntamalla lämpöpotentiaaliero sähköpotentiaalieroksi.