थॉमसन प्रभाव - एक थर्मोइलेक्ट्रिक घटना

जेव्हा वायरमधून थेट विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा ती वायर त्यानुसार गरम होते जौल-लेन्झ कायद्यासह: कंडक्टरच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूममध्ये सोडलेली थर्मल पॉवर वर्तमान घनतेच्या गुणाकार आणि कंडक्टरमध्ये कार्यरत विद्युत क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या बरोबरीची आहे.

याचे कारण असे की जे विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत वायरमध्ये फिरतात मुक्त इलेक्ट्रॉन, एक विद्युतप्रवाह तयार करणे, वाटेत क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सशी आदळणे आणि त्यांच्या गतीज उर्जेचा काही भाग त्यांच्याकडे हस्तांतरित करणे, परिणामी, क्रिस्टल जाळीचे नोड्स अधिक जोरदारपणे कंपन करू लागतात, म्हणजेच कंडक्टरचे तापमान त्याच्या व्हॉल्यूममध्ये वाढते.

आणखी विद्युत क्षेत्राची ताकद वायरमध्ये - क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सशी टक्कर होण्यापूर्वी मुक्त इलेक्ट्रॉनचा वेग जितका जास्त असेल, तितकी गतीज ऊर्जा त्यांना मुक्त मार्गावर मिळविण्यासाठी वेळ मिळेल आणि अधिक गती ते नोड्समध्ये हस्तांतरित करतील. क्रिस्टल जाळी या क्षणी त्यांच्याशी टक्कर होत आहे.हे स्पष्ट आहे की विद्युत क्षेत्र जितके जास्त असेल तितके कंडक्टरमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रवेगित होतात, कंडक्टरच्या आवाजामध्ये जास्त उष्णता सोडली जाते.

आता आपण कल्पना करूया की एका बाजूची वायर गरम झाली आहे. म्हणजेच एका टोकाचे तापमान दुसर्‍या टोकापेक्षा जास्त असते, तर दुसर्‍या टोकाला अंदाजे आसपासच्या हवेइतकेच तापमान असते. याचा अर्थ कंडक्टरच्या तापलेल्या भागामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनची थर्मल हालचाल इतर भागापेक्षा जास्त असते.

आता वायर एकटी सोडली तर ती हळूहळू थंड होईल. काही उष्णता थेट आजूबाजूच्या हवेत हस्तांतरित केली जाईल, काही उष्णता वायरच्या कमी तापलेल्या बाजूला आणि त्यातून आसपासच्या हवेत हस्तांतरित केली जाईल.

या प्रकरणात, कंडक्टरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममधील तापमान समान होईपर्यंत, म्हणजेच थर्मल रेट होईपर्यंत कंडक्टरच्या कमी तापलेल्या भागात मुक्त इलेक्ट्रॉन्समध्ये थर्मल हालचालीचा उच्च दर असलेले मुक्त इलेक्ट्रॉन संवेग हस्तांतरित करतील. कंडक्टरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनची हालचाल समान केली जाते.

चला प्रयोग क्लिष्ट करूया. आम्ही वायरला डायरेक्ट करंट सोर्सशी जोडतो, त्या बाजूला ज्वालाने प्रीहीटिंग करतो ज्याला स्त्रोताचे नकारात्मक टर्मिनल जोडले जाईल. स्त्रोताद्वारे तयार केलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, वायरमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन नकारात्मक टर्मिनलपासून सकारात्मक टर्मिनलकडे जाण्यास सुरवात करतात.

याव्यतिरिक्त, वायरला प्रीहीट केल्याने निर्माण झालेला तापमानातील फरक या इलेक्ट्रॉनच्या वजा ते प्लसपर्यंतच्या हालचालीत योगदान देईल.

आपण असे म्हणू शकतो की स्त्रोताचे विद्युत क्षेत्र वायरच्या बाजूने उष्णता पसरविण्यास मदत करते, परंतु गरम टोकापासून थंड टोकाकडे जाणारे मुक्त इलेक्ट्रॉन सहसा मंद होतात, याचा अर्थ ते आसपासच्या अणूंना अतिरिक्त उष्णता ऊर्जा हस्तांतरित करतात.

म्हणजेच, मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या सभोवतालच्या अणूंच्या दिशेने, जौल-लेन्झ उष्णतेच्या सापेक्ष अतिरिक्त उष्णता सोडली जाते.

आता वायरची एक बाजू पुन्हा ज्योतीने गरम करा, परंतु चालू स्त्रोताला सकारात्मक लीडसह गरम झालेल्या बाजूला जोडा. नकारात्मक टर्मिनलच्या बाजूला, कंडक्टरमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन्सचा थर्मल हालचालीचा वेग कमी असतो, परंतु स्त्रोताच्या विद्युत क्षेत्राच्या कृतीनुसार ते गरम झालेल्या टोकाकडे धावतात.

वायरला प्रीहीट केल्याने तयार झालेली मुक्त इलेक्ट्रॉनची थर्मल गती या इलेक्ट्रॉनच्या गतीला मायनस ते प्लसमध्ये प्रसारित करते. थंड टोकापासून गरम टोकाकडे जाणारे मुक्त इलेक्ट्रॉन सामान्यत: तापलेल्या वायरमधून उष्णता ऊर्जा शोषून प्रवेगित होतात, म्हणजे ते मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या सभोवतालच्या अणूंची उष्णता ऊर्जा शोषून घेतात.

हा परिणाम दिसून आला 1856 मध्ये ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ विल्यम थॉमसनज्यामध्ये ते आढळले समान रीतीने गरम न होणाऱ्या डायरेक्ट करंट कंडक्टरमध्ये, जौल-लेन्झ कायद्यानुसार सोडल्या जाणार्‍या उष्णतेव्यतिरिक्त, विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेनुसार (तिसरा थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव) कंडक्टरच्या आवाजामध्ये अतिरिक्त उष्णता सोडली जाईल किंवा शोषली जाईल. .

थॉमसन उष्णतेचे प्रमाण विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता, विद्युत् प्रवाहाचा कालावधी आणि कंडक्टरमधील तापमानातील फरक यांच्या प्रमाणात असते.t — थॉमसन गुणांक, जो प्रति केल्विन व्होल्टमध्ये व्यक्त केला जातो आणि त्याचा आकार समान असतो थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स.

इतर थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव: सीबेक आणि पेल्टियर प्रभाव