Thomson-effektus

Thomson-effektus - az egyik termoelektromos jelenség , amely abban áll, hogy egy homogén, egyenetlenül fűtött , egyenáramú vezetőben a Joule-Lenz törvény szerint felszabaduló hő mellett további Thomson-hő szabadul fel vagy nyelődik el a a vezető térfogata, az áram irányától függően .

A Thomson hő mennyisége arányos az áramerősséggel , az idővel és a hőmérséklet különbséggel, függ az áram irányától.

A hatást William Thomson fedezte fel 1851 -ben .

A hatás magyarázata az első közelítésben a következő. Olyan körülmények között, amikor a vezető mentén hőmérsékleti gradiens van, amelyen az áram folyik, és az áram iránya megfelel az elektronok mozgásának a meleg végről a hideg végre, amikor a melegebb szakaszról a hidegebbre haladunk, a az elektronok felesleges energiát adnak át a környező atomoknak (hő szabadul fel), és amikor az árammal ellentétes irányban, hidegebb területről melegebbre haladva, a környező atomok rovására pótolják energiájukat (a hő elnyelődik).

A félvezetőknél fontos, hogy a hordozók koncentrációja erősen függjön a hőmérséklettől. Ha a félvezetőt egyenetlenül melegítjük fel, akkor ott nagyobb lesz a töltéshordozók koncentrációja benne, ahol magasabb a hőmérséklet, így a hőmérsékleti gradiens koncentrációgradienshez vezet, ami a töltéshordozók diffúziós áramlását eredményezi. Ez az elektromos semlegesség megsértéséhez vezet. A töltések szétválasztása elektromos mezőt hoz létre, amely megakadályozza a szétválást. Így, ha egy félvezetőben hőmérsékleti gradiens van, akkor annak tömeges elektromos tere van . $E'$

Tegyük fel most, hogy egy ilyen mintán elektromos áram megy keresztül külső elektromos tér hatására . Ha az áram ellentétes a belső térrel , akkor a külső mezőnek további munkát kell végeznie a töltések mezőhöz viszonyított mozgatásakor , ami a Lenz-Joule veszteségek mellett hőkibocsátáshoz vezet. Ha az áram (vagy külső mező ) mentén irányul , akkor maga végzi el a töltések mozgatását , hogy áramot hozzon létre. Ebben az esetben a külső forrás kevesebb energiát fordít az áram fenntartására, mint abban az esetben, ha nincs belső mező. A mező munkája csak magának a vezetőnek a hőenergiájának rovására végezhető, tehát hűtve van. Thomson-effektusnak nevezzük azt a jelenséget, amely a vezetőben az áram áthaladása során fellépő hőmérsékleti gradiens következtében fellép vagy hőelnyelődik. Így az anyag felmelegszik, ha a mezők és a mezők ellentétes irányúak, és lehűl, ha irányuk egybeesik. $E$ $E'$ $E'$ $E$ $E'$ $E'$ $E'$ $E'$ $E$ $E'$

Általános esetben a dV térfogatban felszabaduló hőmennyiséget az összefüggés határozza meg

dQ^{T}=-\tau (\nabla T\cdot \mathbf {j} )\,dt\,dV,

ahol a Thomson-együttható, amelyet volt per kelvinben fejeznek ki, és mérete megegyezik a termoelektromotoros erővel [1] . $\tau$

Lásd még

Jegyzetek

↑ Vlasov, Murin, 1990 , Thomson-együttható, p. 43.

Források

A. D. VLASOV Mennyiségegységek a tudományban és a technikában: Kézikönyv / A. D. Vlasov, B. P. Murin. — M. : Energoatomizdat, 1990. — 176 p. - LBC 22.3 . - UDC 53.081 (035.5) . — ISBN 5-283-03966-8 .