सीबेक, पेल्टियर आणि थॉमसन थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव

थर्मोइलेक्ट्रिक रेफ्रिजरेटर्स आणि जनरेटरचे ऑपरेशन थर्मोइलेक्ट्रिक घटनांवर आधारित आहे. यामध्ये सीबेक, पेल्टियर आणि थॉमसन प्रभावांचा समावेश आहे. हे प्रभाव थर्मल ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये रुपांतरण आणि विद्युत ऊर्जेचे शीत ऊर्जेमध्ये रूपांतर या दोन्हीशी संबंधित आहेत.

तारांचे थर्मोइलेक्ट्रिक गुणधर्म उष्णता आणि विद्युत प्रवाह यांच्यातील कनेक्शनमुळे आहेत:

• सीबेक प्रभाव - उदय थर्मो-ईएमएफ असमान तारांच्या साखळीत, त्याच्या विभागांच्या वेगवेगळ्या तापमानात;
• पेल्टियर प्रभाव - दोन भिन्न कंडक्टरच्या संपर्कात उष्णता शोषून घेणे किंवा सोडणे जेव्हा त्यांच्यामधून थेट विद्युत प्रवाह जातो;
• थॉमसन इफेक्ट - खांबामधून जात असताना कंडक्टरच्या आवाजामध्ये उष्णता शोषून घेणे किंवा सोडणे (सुपर-जूल), तापमान ग्रेडियंटच्या उपस्थितीत विद्युत प्रवाह.

सीबेक, पेल्टियर आणि थॉम्पसन प्रभाव हे गतिज घटनांपैकी एक आहेत. ते चार्ज आणि उर्जेच्या हालचालींच्या प्रक्रियेशी संबंधित आहेत, म्हणून त्यांना सहसा हस्तांतरण घटना म्हणतात.क्रिस्टलमधील चार्ज आणि उर्जेचे दिशात्मक प्रवाह बाह्य शक्तींद्वारे तयार केले जातात आणि राखले जातात: विद्युत क्षेत्र, तापमान ग्रेडियंट.

कणांचा दिशात्मक प्रवाह (विशेषतः चार्ज वाहक - इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र) या कणांच्या एकाग्रता ग्रेडियंटच्या उपस्थितीत देखील उद्भवते. चुंबकीय क्षेत्र स्वतः चार्ज किंवा उर्जेचे निर्देशित प्रवाह तयार करत नाही, परंतु ते इतर बाह्य प्रभावांद्वारे तयार केलेल्या प्रवाहांना प्रभावित करते.

सीबेकोव्ह प्रभाव

सीबेक इफेक्ट असा आहे की जर ओपन इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये अनेक भिन्न कंडक्टर असतात ज्यामध्ये संपर्कांपैकी एक तापमान T1 (हॉट जंक्शन) आणि दुसरे तापमान T2 (कोल्ड जंक्शन) राखत असेल, तर T1 T2 च्या बरोबरीचे नाही अशा स्थितीत. शेवटी सर्किटवर थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स E दिसते. जेव्हा संपर्क बंद केले जातात तेव्हा सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह दिसून येतो.

सीबेकोव्ह प्रभाव:

कंडक्टरमध्ये तापमान ग्रेडियंटच्या उपस्थितीत, चार्ज वाहकांचा थर्मल प्रसार प्रवाह गरम टोकापासून थंड टोकापर्यंत होतो. जर इलेक्ट्रिकल सर्किट उघडे असेल, तर वाहक थंड टोकावर जमा होतात, जर हे इलेक्ट्रॉन असतील तर ते नकारात्मक चार्ज करतात आणि छिद्रांच्या वहन बाबतीत सकारात्मक. या प्रकरणात, भरपाई न केलेले आयन शुल्क गरम शेवटी राहते.

परिणामी विद्युत क्षेत्र थंड टोकाकडे वाहकांची हालचाल मंदावते आणि गरम टोकाकडे वाहकांच्या हालचालींना गती देते. तपमान ग्रेडियंटद्वारे तयार होणारे गैर-समतोल वितरण कार्य विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत बदलते आणि काही प्रमाणात विकृत होते. परिणामी वितरण असे आहे की वर्तमान शून्य आहे. विद्युत क्षेत्राची ताकद हे तापमान ग्रेडियंटच्या प्रमाणात असते ज्यामुळे ते उद्भवते.

आनुपातिकता घटकाचे मूल्य आणि त्याचे चिन्ह सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते. इलेक्ट्रिक सीबेक फील्ड शोधणे आणि थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सचे मोजमाप केवळ वेगवेगळ्या सामग्रीच्या सर्किटमध्ये करणे शक्य आहे. संभाव्य संपर्कांमधील फरक संपर्कात येणार्‍या सामग्रीच्या रासायनिक क्षमतांमधील फरकाशी संबंधित आहेत.

पेल्टियर प्रभाव

पेल्टियर इफेक्ट असा आहे की जेव्हा दोन कंडक्टर किंवा सेमीकंडक्टर असलेल्या थर्मोकूपमधून थेट प्रवाह जातो तेव्हा संपर्क बिंदूवर (विद्युत प्रवाहाच्या दिशेने अवलंबून) विशिष्ट प्रमाणात उष्णता सोडली जाते किंवा शोषली जाते.

जेव्हा इलेक्ट्रॉन विद्युत संपर्काद्वारे p-प्रकारच्या सामग्रीतून n-प्रकारच्या सामग्रीकडे जातात, तेव्हा त्यांनी ऊर्जा अडथळ्यावर मात केली पाहिजे आणि असे करण्यासाठी क्रिस्टल जाळी (कोल्ड जंक्शन) पासून ऊर्जा घेतली पाहिजे. याउलट, एन-टाइप मटेरियलमधून पी-टाइप मटेरियलमध्ये जाताना, इलेक्ट्रॉन जाळीला (हॉट जंक्शन) ऊर्जा दान करतात.

पेल्टियर प्रभाव:

थॉमसन प्रभाव

थॉमसन इफेक्ट असा आहे की जेव्हा विद्युत प्रवाह कंडक्टर किंवा सेमीकंडक्टरमधून वाहतो ज्यामध्ये तापमान ग्रेडियंट तयार होतो, तेव्हा जौल उष्णतेव्यतिरिक्त, विशिष्ट प्रमाणात उष्णता सोडली जाते किंवा शोषली जाते (विद्युत प्रवाहाच्या दिशेवर अवलंबून).

या प्रभावाचे भौतिक कारण या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहे की मुक्त इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा तापमानावर अवलंबून असते. मग इलेक्ट्रॉन थंड कंपाऊंडपेक्षा गरम कंपाऊंडमध्ये जास्त ऊर्जा घेतात. मुक्त इलेक्ट्रॉनची घनता वाढत्या तापमानासह वाढते, परिणामी इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह गरम टोकापासून थंड टोकाकडे जातो.

पॉझिटिव्ह चार्ज गरम टोकाला आणि नकारात्मक चार्ज थंड टोकाला जमा होतो. शुल्कांचे पुनर्वितरण इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहास प्रतिबंध करते आणि विशिष्ट संभाव्य फरकाने ते पूर्णपणे थांबवते.

वर वर्णन केलेल्या घटना अशाच प्रकारे छिद्र वहन असलेल्या पदार्थांमध्ये घडतात, फरक एवढाच आहे की उष्ण टोकाला नकारात्मक चार्ज जमा होतो आणि थंड टोकाला सकारात्मक चार्ज केलेले छिद्र. म्हणून, मिश्र चालकता असलेल्या पदार्थांसाठी, थॉमसन प्रभाव नगण्य असल्याचे दिसून येते.

थॉमसन प्रभाव:

थॉमसन इफेक्टला व्यावहारिक उपयोग सापडला नाही, परंतु अर्धसंवाहकांच्या अशुद्धता चालकतेचा प्रकार निर्धारित करण्यासाठी त्याचा वापर केला जाऊ शकतो.

सीबेक आणि पेल्टियर प्रभावांचा व्यावहारिक वापर

थर्मोइलेक्ट्रिक घटना: सीबेक आणि पेल्टियर इफेक्ट्स - मशीनलेस उष्णता ते इलेक्ट्रिकल एनर्जी कन्व्हर्टरमध्ये व्यावहारिक अनुप्रयोग शोधा — थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (TEG), उष्णता पंपांमध्ये — कूलिंग डिव्हाइसेस, थर्मोस्टॅट्स, एअर कंडिशनर्स, मापन आणि नियंत्रण प्रणाली जसे की तापमान सेन्सर्स, उष्णता प्रवाह (पहा — थर्मोइलेक्ट्रिक कन्व्हर्टर्स).

थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणांच्या केंद्रस्थानी विशेष सेमीकंडक्टर घटक-ट्रान्सड्यूसर (थर्मोइलेमेंट्स, थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल्स) असतात, उदाहरणार्थ, TEC1-12706. येथे अधिक वाचा: पेल्टियर घटक - ते कसे कार्य करते आणि कसे तपासायचे आणि कनेक्ट करायचे