Efecte termoelectrice

Efectele termoelectrice sunt efecte care apar in conductoarele strabatute de curent electric in prezenta unui gradient de temperatura, sunt rezultatul interdependentei intre curentul electric si curentul caloric. Acest efect poate fi folosit pentru a genera electricitate, pentru a masura temperatura si a pentru a raci obiectele. Din cauza directiilor de racire sau incalzire determinate de sensul tensiunii aplicate, efectul termoelectric controleaza foarte bine temparatura.

Efectele termoelectrice, care apar în conductoarele străbătute de curent electric în prezenţa unui gradient de temperatură, sunt rezultatul interdependenţei între curentul electric ai curentul caloric.

Exista trei efecte termoelectrice:

1)Efectul Seebeck

2)Efectul Peltier

3)Efectul Thompson

1)Efectul Seebeck-constă în apariţia unei tensiuni termoelectrice (Seebeck) în conductoare de natură diferită, ale căror suduri se găsesc la temperaturi diferite. Tensiunea Seebeck depinde de natura conductoarelor şi de gradientul de temperatură.

Efectul Seebeck, sau efectul termoelectric direct, constă în apariția unei tensiuni termoelectromotoare într-un circuit compus din doi sau mai

mulți conductori sau semiconductori diferiți ale căror contacte sunt menținute la temperaturi diferite. A fost descoperit în 1823 de fizicianul german baltic Thomas Johann Seebeck. În acest efect nu apare curent electric.

In circuit:

  ,

unde:

-         SA, SB  sunt coeficientii Seebeck ai metalelor A si B;

-         T1,T2  temperaturile celor doua parti ale jonctiunii.

Daca luam coeficinetii Seebeck  constanti pentru a masura gradul temperaturii,tensiunea devine:

                                     .

2)Efectul Peltier-constă în degajarea sau absorbția de căldură la joncțiunea dintre doi conductori diferiți (metal sau semiconductor), când prin aceasta circulă un curent electric. Acesta este opusului efectului Seebeck.

In circuit:

     ,

 

unde:-  AB este coeficinetul Peltier a intregului termocuplu;

- ΠA, ΠB sunt coeficientii Peltier pentru fiecare material in parte.

3)Efectul Thompson-Efectul Thomson reprezintă trecerea curentului electric printr-un conductor supus unui gradient de temperatură longitudinal produce absorbția sau degajarea de căldură, în funcție de sensul curentului și al gradientului de temperatură. Acest fenomen nu are un rol important în funcționarea TE, fiind ignorat.

    William Thomson a explicat (1854) efectele Seebeck si Peltier si relatia

dintre ele. Prima relatie arata ca efectul Seebeck este o combinatie intre

efectele Peltier si Thomson, si ea este:  .

            A doua relatie se refera strict la coeficientul Thomson: 

            Efectul Peltier este deasemenea cunoscut si ca efect Peltier-Joule deoarece au la baza acelasi principiu, adica la trecerea unui curent electric nenul  print-un conductor apare un flux de caldura. Incalzirea este generata de aplicarea unei tensiuni unui material rezistiv, dar asta nu inseamna ca intotdeauna determina un efect termoelectric. Aici se face diferenta intre cele doua efecte: Peltier si Joule. Efectele Peltier-Seebeck si Thomson sunt reversibile, in schimb efectul Joule este reversibil doar in mod teoretic prin aplicarea principiilor termodinamici.