Efectul Seebeck

Efectul Seebeck. Sa consideram un circuit format din doua metale de natura diferita, figura 2. Daca temperatura celor doua contacte este aceeasi atunci tensiunea electromotoare din circuit, egala cu suma diferentelor de potential de contact pe intreg circuitul, este nula. Intr-adevar, tinand cont de expresia diferentei de potential de contact totala, relatia (27), avem:

adica:

Daca temperaturile celor doua contacte 1 si 2 sunt diferite, , si, deoarece diferenta de potential extrinseca nu depinde de temperatura, tensiunea electromotoare din circuit, numita tensiune termoelectromotoare (t.t.e.m.), devine:

adica: 

(16)

Existenta acestei tensiuni diferita de zero determina existenta in circuit a unui curent electric numit curent termoelectric.

Acest fenomen, care consta in faptul ca intr-un circuit inchis format din doua metale diferite ale caror contacte sudate sunt mentinute la temperaturi diferite de zero, circula curent electric, a fost descoperit in anul 1821 de T. Seebeck, de aceea se numeste efect Seebeck.

Notand cu:

(17)

avem:

(18)

unde este o constanta dependenta de temperatura, numita tensiune termoelectromotoare specifica. Valoarea lui depinde de natura metalelor ce formeaza contactele. De exemplu, pentru cuplul format din cupru,

si aluminiu,

se obtine:

Insa valoarea experimentala a lui in acest cuplu este doar:

Discordanta intre valoarea masurata si cea calculata a lui se datoreaza faptului ca in calcule a fost folosita teoria clasica. Folosirea teoriei cuantice aduce imbunatatiri semnificative formulei.

Daca unul din metale este inlocuit cu un semiconductor, atunci t.t.e.m. din circuit creste cu mai multe ordine de marime, deoarece in semiconductori concentratia purtatorilor de sarcina este mai mica cu 4 sau 5 ordine de marime decat in metale. In plus, aceasta formula a determinarii t.t.e.m. nu mai este valabila in cazul contactului metal-semiconductor.

Sistemul format din doua metale diferite sudate intre ele se numeste termocuplu. Cea mai importanta aplicatie a termocuplului este masurarea diferentei de temperatura sau chiar a temperaturii. Pentru a masura temperatura unui corp cu ajutorul termocuplului, unul din contacte se plaseaza in apa cu gheata, iar celalalt in contact cu corpul a carui temperatura dorim sa o masuram, figura 3.

Masurand t.t.e.m. si cunoscand pentru termocuplul folosit putem calcula temperatura corpului. Deoarece relatia: este corecta numai pentru intervale de temperatura restranse, este bine sa se etaloneze termocuplul in raport cu un alt instrument de masura pentru temperatura.